KR20120139675A - Method for producing propylene oxide - Google Patents

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KR20120139675A
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KR1020127017408A
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도모노리 가와바타
히로아키 아베카와
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

프로필렌, 수소 및 산소로부터 프로필렌 옥사이드를 향상된 반응 속도로 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 Pd-담지 촉매, 티타노실리케이트 촉매 및 Pd-비함유 탄소 재료의 존재 하에 프로필렌, 수소 및 산소를 액상 중에서 반응시키는 공정을 포함하는, 프로필렌 옥사이드의 제조 방법을 제공한다.It is an object to provide a process for producing propylene oxide from propylene, hydrogen and oxygen at an improved reaction rate. The present invention provides a process for producing propylene oxide, comprising the step of reacting propylene, hydrogen, and oxygen in a liquid phase in the presence of a Pd-supported catalyst, a titanosilicate catalyst, and a Pd-free carbon material.

Description

프로필렌 옥사이드의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING PROPYLENE OXIDE}Process for the production of propylene oxide {METHOD FOR PRODUCING PROPYLENE OXIDE}

프로필렌 옥사이드의 제조 방법으로서, 귀금속-담지 촉매 및 티타노실리케이트 촉매의 존재 하에 프로필렌, 산소 및 수소를 반응시키는 공정을 포함하는 제조 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 비특허문헌 1 참조).As a manufacturing method of a propylene oxide, the manufacturing method including the process of reacting propylene, oxygen, and hydrogen in presence of a noble metal-supported catalyst and a titanosilicate catalyst is known (for example, refer nonpatent literature 1).

한편, 고효율의 프로필렌 옥사이드 제조 방법이 산업상 바람직하다.On the other hand, a high efficiency propylene oxide manufacturing method is industrially preferable.

Applied Catalysis A: General 213, (2001), 163-171 Applied Catalysis A: General 213, (2001), 163-171

프로필렌, 산소 및 수소로부터 프로필렌 옥사이드를 효율적으로 제조하는 방법이 요구되고 있다.There is a need for a method for efficiently producing propylene oxide from propylene, oxygen and hydrogen.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과 본 발명에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors came to this invention as a result of earnestly examining in order to solve the said subject.

즉, 본 발명은 다음을 제공한다:That is, the present invention provides:

[1] Pd-담지 촉매, 티타노실리케이트 촉매 및 Pd-비함유 탄소 재료의 존재 하에 프로필렌, 수소 및 산소를 액상 중에서 반응시키는 공정을 포함하는, 프로필렌 옥사이드의 제조 방법;[1] a process for producing propylene oxide, comprising the step of reacting propylene, hydrogen and oxygen in a liquid phase in the presence of a Pd-supported catalyst, a titanosilicate catalyst and a Pd-free carbon material;

[2] 상기 Pd-담지 촉매가 담체 및 상기 담체에 의해 담지된 Pd 로 이루어지고, Pd-비함유 탄소 재료가 Pd-담지 촉매의 담체를 형성하지 않는, [1] 에 따른 방법;[2] the method according to [1], wherein the Pd-supported catalyst consists of a carrier and Pd supported by the carrier, and the Pd-free carbon material does not form a carrier of the Pd-supported catalyst;

[3] 상기 Pd-담지 촉매가 실리카, 알루미나, 활성탄 및 카본 블랙으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 담체를 포함하는, [1] 에 따른 방법;[3] the method according to [1], wherein the Pd-supported catalyst comprises at least one carrier selected from the group consisting of silica, alumina, activated carbon and carbon black;

[4] 상기 Pd-담지 촉매가 활성탄 및 카본 블랙으로 이루어지는 군에서 선택되는 담체를 포함하는, [1] 에 따른 방법; [4] the method according to [1], wherein the Pd-supported catalyst comprises a carrier selected from the group consisting of activated carbon and carbon black;

[5] 상기 Pd-비함유 탄소 재료가 활성탄, 카본 블랙 또는 그 혼합물인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 따른 방법;[5] the method according to any one of [1] to [4], wherein the Pd-free carbon material is activated carbon, carbon black, or a mixture thereof;

[6] 상기 Pd-비함유 탄소 재료가 활성탄인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 따른 방법;[6] the method according to any one of [1] to [4], wherein the Pd-free carbon material is activated carbon;

[7] 상기 공정이 추가로 2 내지 30 개의 고리를 갖는 다환식 화합물의 존재 하에 프로필렌, 수소 및 산소를 액상 중에서 반응시키는 것을 포함하는, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 따른 방법;[7] The method according to any one of [1] to [6], wherein the process further comprises reacting propylene, hydrogen, and oxygen in the liquid phase in the presence of a polycyclic compound having 2 to 30 rings;

[8] 상기 다환식 화합물이 축합 다환식 방향족 화합물인, [7] 에 따른 방법; 및[8] the method according to [7], wherein the polycyclic compound is a condensed polycyclic aromatic compound; And

[9] 상기 다환식 화합물이 안트라퀴논을 포함하는, [7] 에 따른 방법.[9] The method according to [7], wherein the polycyclic compound contains anthraquinone.

본 발명에 따르면, 프로필렌 옥사이드가 프로필렌, 수소 및 산소로부터 향상된 생성율로 제조될 수 있다.According to the present invention, propylene oxide can be prepared from propylene, hydrogen and oxygen with improved production rates.

도 1 은 Ti-MWW 전구체 A 의 X 선 회절 패턴이다.
도 2 는 Ti-MWW 전구체 A 의 UV-가시 흡수 스펙트럼이다.
도 3 은 티타노실리케이트 B 의 UV-가시 흡수 스펙트럼이다.
1 is an X-ray diffraction pattern of Ti-MWW precursor A. FIG.
2 is a UV-visible absorption spectrum of Ti-MWW precursor A. FIG.
3 is the UV-visible absorption spectrum of titanosilicate B. FIG.

본 발명의 제조 방법은 Pd-담지 촉매, 티타노실리케이트 촉매 및 Pd-비함유 탄소 재료의 존재 하에 프로필렌, 수소 및 산소를 액상 중에서 반응시키는 공정을 포함한다. 이하, 이러한 공정을 "본 공정" 이라 하고, 프로필렌, 수소 및 산소의 반응을 "본 반응" 이라 하여, 본 발명의 구체적인 구현예를 설명할 것이다.The production process of the present invention includes a process of reacting propylene, hydrogen and oxygen in a liquid phase in the presence of a Pd-supported catalyst, a titanosilicate catalyst and a Pd-free carbon material. Hereinafter, this embodiment will be referred to as the "main process", and the reaction of propylene, hydrogen and oxygen will be referred to as the "main reaction", and specific embodiments of the present invention will be described.

<Pd-비함유 탄소 재료> <Pd-Free Carbon Material>

본 공정에 사용되는 Pd-비함유 탄소 재료란 실질적으로 Pd (팔라듐) 를 포함하지 않는 탄소 재료를 의미한다. 본 문맥에서, "실질적으로 Pd 를 포함하지 않는다" 란 Pd 함량 중량 백분율 (이하, "Pd 함량" 이라 함) 이 0.01 중량% 미만인 것을 의미하고, 탄소 재료란 탄소로 주로 구성된 재료를 의미한다. 이러한 Pd-비함유 탄소 재료의 예로는 활성탄; 카본 블랙; 카본 나노튜브; 메소포러스 카본; 카본 섬유; 풀러렌 또는 C70 등의 풀러렌 유사 화합물; 그라파이트; 및 다이아몬드를 포함한다. 상기에서 언급한 Pd-비함유 탄소 재료는 형상, 결정형 등에 따라 명칭이 상이하지만, 모두 탄소로 주로 구성된 것이다. 또한, 상기에서 언급한 탄소 재료는 모두 Pd 함량이 0.01 중량% 미만인 것을 시장으로부터 용이하게 입수가능하다는 이점이 있다. 게다가, 시판되는 Pd-비함유 탄소 재료는 또한 X 선 분석 등의 적절한 분석 방법, 예컨대 FP (Fundamental Parameter) 법, 또는 IPC 발광 분석 (Pd 함량의 분석 하한이 0.01 중량% 미만인 분석 방법) 에 의해 그 Pd 함량이 0.01 중량% 미만인 것을 확인한 후에 본 발명에 제공될 수 있다.The Pd-free carbon material used in this process means a carbon material substantially free of Pd (palladium). In the present context, "substantially free of Pd" means that the Pd content weight percentage (hereinafter referred to as "Pd content") is less than 0.01 wt%, and the carbon material means a material composed mainly of carbon. Examples of such Pd-free carbon materials include activated carbon; Carbon black; Carbon nanotubes; Mesoporous carbon; Carbon fiber; Fullerene-like compounds such as fullerene or C70; Graphite; And diamonds. The above-mentioned Pd-free carbon materials have different names depending on their shape, crystal form, etc., but all are mainly composed of carbon. In addition, the above-mentioned carbon materials all have the advantage that they are readily available from the market that the Pd content is less than 0.01% by weight. In addition, commercially available Pd-free carbon materials can also be prepared by suitable analytical methods such as X-ray analysis, such as Fundamental Parameter (FP), or IPC emission spectrometry (analytical method with a lower limit of analysis of Pd content of less than 0.01% by weight). It can be provided to the present invention after confirming that the Pd content is less than 0.01% by weight.

본 발명에서, Pd-비함유 탄소 재료는 Pd 를 담지하지 않으며; 본질적으로 탄소 원자로 이루어진 입자를 형성한다. 이 입자는 액상 중에서 Pd-담지 촉매와 별개이다.In the present invention, the Pd-free carbon material does not carry Pd; Form particles that consist essentially of carbon atoms. This particle is separate from the Pd-supported catalyst in the liquid phase.

Pd-비함유 탄소 재료는 산화 등에 의해 활성화될 수 있다. Pd-비함유 탄소 재료를 활성화하는 경우, 프로필렌 옥사이드를 보다 효율적으로 수득할 수 있다. 이러한 활성화를 위한 방법 (활성화 방법) 의 예로는 다음을 포함한다:The Pd-free carbon material can be activated by oxidation or the like. When activating the Pd-free carbon material, propylene oxide can be obtained more efficiently. Examples of methods for such activation (activation methods) include:

750 ℃ 이상의 온도 조건에서 Pd-비함유 탄소 재료를 수증기와 접촉시켜 활성화하는 것을 포함하는 방법;Contacting and activating the Pd-free carbon material with water vapor at a temperature of 750 ° C. or higher;

850 내지 1100 ℃ 의 온도 조건에서 Pd-비함유 탄소 재료를 이산화탄소와 접촉시켜 활성화하는 것을 포함하는 방법;Contacting and activating a Pd-free carbon material with carbon dioxide at a temperature condition of 850-1100 ° C .;

Pd-비함유 탄소 재료를 산소-함유 기체 등의 산화 기체와 접촉시키는 것을 포함하는 방법; 및A method comprising contacting a Pd-free carbon material with an oxidizing gas such as an oxygen-containing gas; And

염화아연, 인산, 황산, 질산, 염화칼슘 및 수산화나트륨 등의 화학물질을 이용하는 활성화 방법.Activation method using chemicals such as zinc chloride, phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, calcium chloride and sodium hydroxide.

여기서 구체적인 활성화 방법을 설명한다. 예를 들어, Pd-비함유 탄소 재료로서 다이아몬드를 이용하는 경우, 시판되는 연마용 미세 다이아몬드 분말을 450 ℃ 의 온도 조건에서 1 시간 정도 공기 산화하여 산화 다이아몬드를 형성하는 것을 포함하는 방법이 알려져 있다 (이 활성화 방법은 일본 공개특허 공보 제 2002-177783 호에 기재되어 있다). 더욱이, 예컨대, Pd-비함유 탄소 재료로서 톱밥 또는 야자껍질 등의 식물로부터 유래한 활성탄을 이용하는 경우, 상기 재료는 750 내지 900 ℃ 의 온도 조건에서 탄소 재료를 수증기와 접촉시켜 활성화하는 것을 포함하는 방법, 600 내지 750 ℃ 의 온도 조건에서 탄소 재료를 염화아연과 접촉시켜 활성화하는 것을 포함하는 방법 등에 의해 보다 더 활성화될 수 있다.Here, the specific activation method will be described. For example, in the case of using diamond as the Pd-free carbon material, a method is known in which a commercially available fine diamond powder is air oxidized at a temperature of 450 ° C. for about 1 hour to form diamond oxide. The activation method is described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-177783). Furthermore, for example, when using activated carbon derived from plants such as sawdust or palm husk as a Pd-free carbon material, the material includes activating the carbon material in contact with water vapor at a temperature condition of 750 to 900 ° C. , And the like can be further activated by a method comprising activating the carbon material in contact with zinc chloride at a temperature of 600 to 750 ℃.

공업적으로, 본 공정에 사용되는 Pd-비함유 탄소 재료는 저렴해야만 하는 것이 바람직하다. 저렴하다는 점에서, 활성탄, 카본 블랙 및 그라파이트로 이루어지는 군에서 선택되는 Pd-비함유 탄소 재료가 바람직하고; 활성탄, 카본 블랙 또는 이들의 혼합물이 보다 바람직하고; 활성탄이 더욱 바람직하다. 특히, 활성탄은 미리 염화아연, 수증기 등에 의해 활성화된 것이 시판되고 있으며, 이는 입수 용이성의 관점에서 바람직하다.Industrially, it is desirable that the Pd-free carbon material used in the present process be inexpensive. In view of being inexpensive, a Pd-free carbon material selected from the group consisting of activated carbon, carbon black and graphite is preferred; Activated carbon, carbon black or mixtures thereof is more preferred; Activated carbon is more preferred. In particular, activated carbon is commercially available that has been previously activated by zinc chloride, water vapor, or the like, which is preferable from the viewpoint of availability.

또한, Pd-비함유 탄소 재료는 표면적이 커야 하는 것 (높은 표면적을 갖는 것) 이 바람직하다. 이러한 높은 표면적에 따른 지표로서 질소 기체 흡착에 의한 비표면적 (BET 비표면적) 은 바람직하게는 10 m2/g 이상이고, 보다 바람직하게는 50 m2/g 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 100 m2/g 이상이다. 또한 높은 표면적의 면에서, 바람직한 Pd-비함유 탄소 재료의 예로는 활성탄 및 카본 블랙을 포함할 수 있으며, 그 중에서도 활성탄이 특히 바람직한 것이다. 시판되는 활성탄 또는 카본 블랙의 BET 비표면적은 일반적으로 10 m2/g 이상이며, 특히, 활성탄은 BET 비표면적이 1000 m2/g 이상으로 매우 높은 표면적을 갖는 것이 저렴하게 시판되고 있다. 탄소 재료는 그 BET 비표면적을 측정하여 BET 비표면적이 10 m2/g 이상인 것을 확인한 후 본 공정에서 Pd-비함유 탄소 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 복수 종의 Pd-비함유 탄소 재료를 혼합하여 사용하는 경우에는, 혼합할 Pd-비함유 탄소 재료의 종류 또는 혼합 비율을 혼합 후의 Pd-비함유 탄소 재료의 BET 비표면적이 10 m2/g 이상이 되도록 정할 수 있다. Pd-비함유 탄소 재료의 BET 비표면적의 상한은 재료의 입수 용이성 면에서 3000 m2/g 정도이다. 본 명세서에서, BET 비표면적은 마이크로메리틱스 (micromeritics) 자동 표면적 분석기로 측정할 수 있다.It is also preferable that the Pd-free carbon material should have a large surface area (having a high surface area). The specific surface area (BET specific surface area) by nitrogen gas adsorption as an index according to such a high surface area is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more, even more preferably 100 m 2 / g or more. Also in view of high surface area, examples of preferred Pd-free carbon materials may include activated carbon and carbon black, among which activated carbon is particularly preferred. The BET specific surface area of commercially available activated carbon or carbon black is generally 10 m 2 / g or more, and in particular, activated carbon is commercially available that has a very high surface area of 1000 m 2 / g or more. The carbon material is preferably used as a Pd-free carbon material in this step after measuring the BET specific surface area to confirm that the BET specific surface area is 10 m 2 / g or more. Similarly, when plural kinds of Pd-free carbon materials are mixed and used, the BET specific surface area of the Pd-free carbon materials after mixing is 10 m 2 / Can be set to be more than g. The upper limit of the BET specific surface area of a Pd-free carbon material is about 3000 m 2 / g in terms of the availability of the material. In this specification, the BET specific surface area can be measured with a micromeritics automatic surface area analyzer.

본 공정에 사용되는 Pd-비함유 탄소 재료의 양은 함께 사용되는 Pd-담지 촉매의 양을 감안하여 결정해야 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, Pd-비함유 탄소 재료와 Pd-담지 촉매 간의 중량비는 [Pd-비함유 탄소 재료]/[Pd-담지 촉매] 로 나타내어, 바람직하게는 1/1 내지 1000/1 범위, 보다 바람직하게는 1/1 내지 200/1 범위이다. 상기 중량비가 너무 작으면, 충분한 반응 활성이 얻어지지 않기 때문에 본 발명의 반응 시간이 장시간이 될 수 있다. 상기 중량비가 너무 크면, 본 공정에 사용된 반응기의 크기를 필요 이상으로 크게 할 필요가 있다.It is preferable that the amount of Pd-free carbon material used in the present process should be determined in consideration of the amount of Pd-supported catalyst used together. Specifically, the weight ratio between the Pd-free carbon material and the Pd-supported catalyst is represented by [Pd-free carbon material] / [Pd-supported catalyst], preferably in the range of 1/1 to 1000/1, more preferably Is in the range of 1/1 to 200/1. If the said weight ratio is too small, since sufficient reaction activity is not obtained, the reaction time of this invention can be long. If the weight ratio is too large, it is necessary to make the size of the reactor used in the present process larger than necessary.

<Pd-담지 촉매><Pd-supported catalyst>

본 공정에 사용되는 Pd-담지 촉매는 담체에 Pd (팔라듐) 를 담지시킨 것으로, 본 반응과 관련된 촉매능을 갖는 것이다. 담체는, Pd 를 담지할 수 있는 것이기만 하면 되고, 그 예로는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 및 니오비아 등의 산화물; 니오브산, 지르콘산, 텅스텐산 및 티탄산; 및 탄소 재료를 포함하며, 그로부터 선택된 복수 종의 혼합물, 혼합 산화물 등도 또한 사용할 수 있다. 본 문맥에서, 혼합 산화물은 결정성 알루미노실리케이트 등이다. 이 담체는 시판되는 것 같이 용이하게 입수가능해야 하는 것이 바람직하며, 저렴한 것이 보다 바람직하다. 저렴하게 시판되는 담체의 예로는 니오브산, 활성탄, 카본 블랙, 실리카 겔, 실리카, 알루미나 및 알루미늄-함유 제올라이트를 포함한다. 시판되는 알루미늄-함유 제올라이트의 예로는 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, ZSM-5, 제올라이트 T, 제올라이트 P, 제올라이트 L, 제올라이트 베타, 모르데나이트, 페리에라이트 및 카바자이트를 포함한다. 이들 알루미늄-함유 제올라이트 중에서, 알루미늄 이온의 전하 부족을 보충하기 위한 나트륨 이온, 칼륨 이온, 칼슘 이온, 암모늄 이온 등을 이용해 이온 교환된 것이 있다. 상기 언급한 것들 중에서, 보다 바람직한 담체의 예로는 실리카, 알루미나, 활성탄 및 카본 블랙으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 포함하며; 활성탄 또는 카본 블랙이 더욱 바람직하고; 활성탄이 특히 바람직하다.The Pd-supported catalyst used in this step is one in which Pd (palladium) is supported on a carrier, and has a catalytic ability related to the present reaction. The carrier only needs to be capable of supporting Pd, and examples thereof include oxides such as silica, alumina, titania, zirconia and niobia; Niobic acid, zirconic acid, tungstic acid and titanic acid; And carbon materials, and a plurality of mixtures, mixed oxides, and the like selected therefrom may also be used. In this context, the mixed oxide is crystalline aluminosilicate or the like. This carrier is preferably to be readily available as commercially available, more preferably inexpensive. Examples of inexpensive commercially available carriers include niobic acid, activated carbon, carbon black, silica gel, silica, alumina and aluminum-containing zeolites. Examples of commercially available aluminum-containing zeolites include zeolite A, zeolite X, zeolite Y, ZSM-5, zeolite T, zeolite P, zeolite L, zeolite beta, mordenite, ferrierite and carbazite. Among these aluminum-containing zeolites, some are ion-exchanged using sodium ions, potassium ions, calcium ions, ammonium ions and the like to compensate for the lack of charge of aluminum ions. Among those mentioned above, examples of more preferable carriers include those selected from the group consisting of silica, alumina, activated carbon and carbon black; Activated carbon or carbon black is more preferred; Activated carbon is particularly preferred.

Pd-담지 촉매는 일반적으로 상기 언급한 담체 및 그 담체에 의해 담지된 Pd 로 이루어진다. 한편, 담체에 사용되지 않는 Pd-비함유 탄소 재료는 Pd-담지 촉매와 별개로 존재한다.The Pd-supported catalyst generally consists of the above-mentioned carrier and Pd supported by the carrier. On the other hand, the Pd-free carbon material not used in the carrier is present separately from the Pd-supported catalyst.

담체 상에 Pd 를 담지함으로써, Pd-담지 촉매를 제조할 수 있다. Pd 의 담지는 당업계에 공지된 방법에 따라 실시할 수 있다. 예를 들어, Pd 공급원인 팔라듐 화합물 (예, 염화팔라듐 및 테트라암민팔라듐 (II) 클로라이드) 을 담체 상에 함침법 등에 의해 담지한 후, 담지된 팔라듐 화합물을 수소 등의 환원제를 이용해 환원함으로써 Pd-담지 촉매를 제조할 수 있다. 이와 같은 제조 방법에 있어서는, 예를 들어, 0 내지 500 ℃ 의 온도 조건이 채용된다. 팔라듐 화합물을 담체 상에 담지하는 것 및/또는 팔라듐 화합물의 환원은 기상에서 실시할 수 있거나 액상에서 실시할 수 있으며, 기상에서 실시하거나 액상에서 실시하는 상황에 따라 온도 조건을 적절히 조절할 수 있다. 담체 상에 담지된 팔라듐 화합물 내 팔라듐은 양 전하를 가지며, 그 일부 또는 전부를 0 가의 팔라듐으로 환원하여 Pd-담체 촉매를 제조한다. 이러한 환원은 본 공정에 제공하기 전에 실시하며, Pd-담지 촉매를 미리 제조해 둘 수 있다. 담체에 담지한 팔라듐 화합물을 본 공정에 제공하고, 본 공정을 실시하는 반응기에서 환원을 실시하여, Pd-담지 촉매를 제조할 수 있다.By supporting Pd on the carrier, a Pd-supported catalyst can be prepared. The loading of Pd can be carried out according to methods known in the art. For example, a palladium compound (e.g., palladium chloride and tetraamminepalladium (II) chloride), which is a Pd source, is supported on a carrier by impregnation, or the like, and then the supported palladium compound is reduced with a reducing agent such as hydrogen to reduce Pd-. Supported catalysts can be prepared. In such a manufacturing method, the temperature conditions of 0-500 degreeC are employ | adopted, for example. Supporting the palladium compound on the carrier and / or reduction of the palladium compound can be carried out in the gas phase or in the liquid phase, and the temperature conditions can be appropriately adjusted according to the situation in the gas phase or in the liquid phase. The palladium in the palladium compound supported on the carrier has a positive charge, and a part or all of it is reduced to zero valent palladium to prepare a Pd-carrier catalyst. This reduction is carried out before providing this process, and the Pd-supported catalyst can be prepared in advance. The palladium compound supported on a carrier can be provided to this process, and reduction can be performed in the reactor which performs this process, and a Pd-supported catalyst can be manufactured.

또한, Pd-담지 촉매 제조의 또다른 형태의 예로는 콜로이달 팔라듐을 팔라듐 공급원으로서 사용하는 방법을 포함한다. 이 방법으로는, 먼저 콜로이달 팔라듐 용액과 담체를 혼합하여 팔라듐을 담체 상에 담지한 후 상기 혼합물을 혼합하고 여과 케이크를 건조하는 것을 포함하는 방법이 알려져 있다. 여기서 사용하는 콜로이달 팔라듐에 포함되어 있는 팔라듐은 이미 0 가이기 때문에, 시판되는 콜로이달 팔라듐을 사용하여 매우 간편하게 Pd-담지 촉매를 제조할 수 있다. 전체 Pd-담지 촉매 중의 Pd 의 양은 일반적으로 0.01 내지 20 질량% 범위, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 질량% 범위이다.Further examples of another form of Pd-supported catalyst preparation include the use of colloidal palladium as a palladium source. As this method, a method is known that involves first mixing a colloidal palladium solution with a carrier to support palladium on the carrier, then mixing the mixture and drying the filter cake. Since the palladium contained in the colloidal palladium used here is already zero-valent, a commercially available colloidal palladium can be used to manufacture Pd-supported catalyst very simply. The amount of Pd in the total Pd-supported catalyst is generally in the range of 0.01 to 20% by mass, more preferably in the range of 0.1 to 5% by mass.

본 공정에 사용되는 Pd-담지 촉매 및 그 제조 방법의 구체예를 상기에서 제시하지만, Pd-담지 촉매 중의 Pd 는 순수 Pd 금속일 수 있거나 Pd-함유 합금일 수 있다. 합금 중 Pd 이외의 금속의 예로는 백금, 루테늄, 금, 로듐 및 이리듐으로 이루어진 군에서 선택되는 귀금속을 포함한다. Pd-담지 촉매에 사용하기 바람직한 합금의 예로는 팔라듐/백금 합금 및 팔라듐/금 합금을 포함한다.Although specific examples of the Pd-supported catalyst and its preparation method used in the present process are given above, Pd in the Pd-supported catalyst may be a pure Pd metal or may be a Pd-containing alloy. Examples of metals other than Pd in the alloy include precious metals selected from the group consisting of platinum, ruthenium, gold, rhodium and iridium. Examples of preferred alloys for use in Pd-supported catalysts include palladium / platinum alloys and palladium / gold alloys.

<티타노실리케이트 촉매>Titanosilicate Catalyst

티타노실리케이트 촉매는 프로필렌에 대한 에폭시화능을 갖는 티타노실리케이트이다. 이하, 티타노실리케이트 촉매로서 사용되는 티타노실리케이트에 대해 상세하게 설명할 것이다.Titanosilicate catalysts are titanosilicates that have an epoxidation ability to propylene. Hereinafter, the titanosilicate used as a titanosilicate catalyst will be described in detail.

티타노실리케이트는 4 배위 Ti (티탄 원자) 를 갖는 실리케이트의 총칭이며, 다공성 구조를 갖는 것이다. 상기 티타노실리케이트 촉매를 구성하는 티타노실리케이트란 실질적으로 4 배위 Ti 를 갖는 티타노실리케이트를 의미하며, 200 nm 내지 400 nm 의 파장 영역에서의 UV-가시 흡수 스펙트럼이 210 nm 내지 230 nm 의 파장 영역에서 최대의 흡수 피크를 갖는 것이다 (예를 들어, Chemical Communications, 1026-1027, (2002) 의 도 2(d) 및 2(e) 참조). 이 UV-가시 흡수 스펙트럼은 확산 반사 부속 장치가 장착된 UV-가시 분광광도계를 이용하는 확산 반사법에 의해 측정할 수 있다. Titanosilicate is a generic term for silicates having 4 coordination Ti (titanium atoms) and has a porous structure. The titanosilicate constituting the titanosilicate catalyst means a titanosilicate having substantially coordination Ti, and the UV-visible absorption spectrum in the wavelength region of 200 nm to 400 nm has a maximum in the wavelength region of 210 nm to 230 nm. Have an absorption peak (see, eg, FIGS. 2 (d) and 2 (e) of Chemical Communications, 1026-1027, (2002)). This UV-visible absorption spectrum can be measured by the diffuse reflection method using a UV-visible spectrophotometer equipped with a diffuse reflection accessory.

상기 티타노실리케이트 촉매로서 사용되는 티타노실리케이트는 10-원 이상의 산소 고리로 구성된 세공을 갖는 것이 프로필렌에 대한 높은 에폭시화능을 갖는 점에서 바람직하다. 세공이 너무 작으면, 세공 내에 위치한 반응 원료 (프로필렌 등) 와 세공 내 활성점 간의 접촉이 저해될 수 있거나, 세공 내 반응 원료의 물질 전달이 제한될 수 있다. 본 문맥에서, 세공이란, Si-O 또는 Ti-O 결합으로 구성된 것을 의미한다. 상기 세공은 사이드 포켓으로 불리는 반구형의 세공일 수 있으며, 세공이 티타노실리케이트의 일차 입자를 관통해야 할 필요는 없다. 또한, "10-원 이상의 산소 고리" 란 (a) 세공에 있어서 가장 좁은 곳의 단면 또는 (b) 세공 입구에 있어서 고리 구조가 산소 원자를 10 개 이상 갖는 것을 의미한다. 티타노실리케이트 내 10-원 이상의 산소 고리로 구성된 세공은 일반적으로 X 선 회절 패턴의 분석에 의해 확인할 수 있다. 또한, 티타노실리케이트가 공지된 구조이면, 공지된 것의 X 선 회절 패턴과 비교함으로써 간편하게 확인할 수 있다.The titanosilicates used as the titanosilicate catalysts preferably have pores composed of 10-membered or more oxygen rings in terms of high epoxidation ability to propylene. If the pores are too small, the contact between the reaction raw material (propylene and the like) located in the pores and the active point in the pores may be inhibited, or the mass transfer of the reaction raw materials in the pores may be restricted. In the present context, pores mean those composed of Si—O or Ti—O bonds. The pores may be hemispherical pores called side pockets, and the pores need not penetrate the primary particles of titanosilicate. In addition, "10-membered or more oxygen ring" means that the ring structure has 10 or more oxygen atoms in the narrowest cross section in (a) the pore or (b) the pore inlet. Pores composed of at least 10-membered oxygen rings in titanosilicates can generally be identified by analysis of X-ray diffraction patterns. In addition, if a titanosilicate is a well-known structure, it can confirm easily by comparing with the X-ray diffraction pattern of a well-known thing.

티타노실리케이트 촉매로서 사용되는 티타노실리케이트의 예로는 하기 1 내지 7 에 기재된 티타노실리케이트를 포함한다.Examples of titanosilicates used as titanosilicate catalysts include titanosilicates described in the following 1 to 7.

1. 10-원 산소 고리로 구성된 세공을 갖는 결정성 티타노실리케이트;1. crystalline titanosilicates having pores composed of 10-membered oxygen rings;

국제 제올라이트 협회 (IZA) 에 의해 규정된 구조 코드로 나타내는 MFI 구조를 갖는 TS-1 (예를 들어, 미국 특허 제 4410501 호), MEL 구조를 갖는 TS-2 (예를 들어, Journal of Catalysis 130, 440-446, (1991)), MRE 구조를 갖는 Ti-ZSM-48 (예를 들어, Zeolites 15, 164-170, (1995)), FER 구조를 갖는 Ti-FER (예를 들어, Journal of Materials Chemistry 8, 1685-1686 (1998)) 등.TS-1 having an MFI structure represented by a structure code defined by the International Zeolite Association (IZA) (eg US Pat. No. 4,410,501), TS-2 having a MEL structure (eg, Journal of Catalysis 130, 440-446, (1991)), Ti-ZSM-48 with MRE structure (eg Zeolites 15, 164-170, (1995)), Ti-FER with FER structure (eg, Journal of Materials Chemistry 8, 1685-1686 (1998)).

2. 12-원 산소 고리로 구성된 세공을 갖는 결정성 티타노실리케이트;2. crystalline titanosilicates having pores composed of 12-membered oxygen rings;

BEA 구조를 갖는 Ti-Beta (예를 들어, Journal of Catalysis 199, 41-47, (2001)), MTW 구조를 갖는 Ti-ZSM-12 (예를 들어, Zeolites 15, 236-242, (1995)), MOR 구조를 갖는 Ti-MOR (예를 들어, The Journal of Physical Chemistry B 102, 9297-9303, (1998)), ISV 구조를 갖는 Ti-ITQ-7 (예를 들어, Chemical Communications 761-762, (2000)), MSE 구조를 갖는 Ti-MCM-68 (예를 들어, Chemical Communications 6224-6226, (2008)), MWW 구조를 갖는 Ti-MWW (예를 들어, Chemistry Letters 774-775, (2000)) 등. Ti-Beta with BEA structure (eg, Journal of Catalysis 199, 41-47, (2001)), Ti-ZSM-12 with MTW structure (eg, Zeolites 15, 236-242, (1995) ), Ti-MOR having a MOR structure (eg, The Journal of Physical Chemistry B 102, 9297-9303, (1998)), Ti-ITQ-7 having an ISV structure (eg, Chemical Communications 761-762). (2000)), Ti-MCM-68 with MSE structure (e.g. Chemical Communications 6224-6226, (2008)), Ti-MWW with MWW structure (e.g. Chemistry Letters 774-775, ( 2000)) and so on.

3. 14-원 산소 고리로 구성된 세공을 갖는 결정성 티타노실리케이트;3. crystalline titanosilicates having pores composed of 14-membered oxygen rings;

DON 구조를 갖는 Ti-UTD-1 (예를 들어, Studies in Surface Science and Catalysis 15, 519-525, (1995)) 등. Ti-UTD-1 having a DON structure (eg, Studies in Surface Science and Catalysis 15, 519-525, (1995)) and the like.

4. 10-원 산소 고리로 구성된 세공을 갖는 층상 티타노실리케이트;4. layered titanosilicates having pores composed of 10-membered oxygen rings;

Ti-ITQ-6 (예를 들어, Angewandte Chemie International Edition 39, 1499-1501, (2000)) 등. Ti-ITQ-6 (eg, Angewandte Chemie International Edition 39, 1499-1501, (2000)) and the like.

5. 12-원 산소 고리로 구성된 세공을 갖는 층상 티타노실리케이트;5. layered titanosilicates having pores composed of 12-membered oxygen rings;

Ti-MWW 전구체 (예를 들어, 유럽 공개 특허 제 1731515A1 호), Ti-YNU-1 (예를 들어, Angewandte Chemie International Edition 43, 236-240, (2004)), Ti-MCM-36 (예를 들어, Catalysis Letters 113, 160-164, (2007)), Ti-MCM-56 (예를 들어, Microporous and Mesoporous Materials 113, 435-444, (2008)) 등.Ti-MWW precursors (e.g. European Patent Publication No. 1731515A1), Ti-YNU-1 (e.g. Angewandte Chemie International Edition 43, 236-240, (2004)), Ti-MCM-36 (e.g. For example, Catalysis Letters 113, 160-164, (2007)), Ti-MCM-56 (eg, Microporous and Mesoporous Materials 113, 435-444, (2008)) and the like.

6. 메소포러스 티타노실리케이트;6. mesoporous titanosilicates;

Ti-MCM-41 (예를 들어, Microporous Materials 10, 259-271, (1997)), Ti-MCM-48 (예를 들어, Chemical Communications 145-146, (1996)), Ti-SBA-15 (예를 들어, Chemistry of Materials 14, 1657-1664, (2002)) 등.Ti-MCM-41 (eg, Microporous Materials 10, 259-271, (1997)), Ti-MCM-48 (eg, Chemical Communications 145-146, (1996)), Ti-SBA-15 ( See, for example, Chemistry of Materials 14, 1657-1664, (2002)).

7. 실릴화 티타노실리케이트;7. silylated titanosilicates;

상기 1 내지 4 에 기재된 티타노실리케이트 중 어느 것이 실릴화된 화합물, 예컨대 실릴화된 Ti-MWW.Compounds in which any of the titanosilicates described in 1 to 4 above are silylated, such as silylated Ti-MWW.

"12-원 산소 고리" 란 10-원 산소 고리의 설명에서 이미 기재한 (a) 또는 (b) 의 위치에서 산소 원자수가 12 인 고리 구조를 의미한다. 마찬가지로, "14-원 산소 고리" 란 (a) 또는 (b) 의 위치에서 산소 원자수가 14 인 고리 구조를 의미한다."12-membered oxygen ring" means a ring structure having 12 oxygen atoms in the position of (a) or (b) already described in the description of the 10-membered oxygen ring. Likewise, "14-membered oxygen ring" means a ring structure having 14 oxygen atoms in the position of (a) or (b).

상기 티타노실리케이트에는 결정성 티타노실리케이트의 층상 전구체 및 결정성 티타노실리케이트의 층간 거리가 확장된 티타노실리케이트 등의 층상 구조를 갖는 티타노실리케이트가 포함된다. 층상 구조는 전자 현미경 관찰 또는 X 선 회절 패턴의 측정에 의해 확인할 수 있다. 층상 전구체란, 예를 들어, 탈수 축합 등의 처리를 실시함으로써 결정성 티타노실리케이트를 형성하는 티타노실리케이트를 의미한다. 층상 티타노실리케이트 내 12-원 이상의 산소 고리로 구성된 세공은 상응하는 결정성 티타노실리케이트의 구조로부터 용이하게 확인할 수 있다.The titanosilicate includes a titanosilicate having a layered structure such as a layered precursor of crystalline titanosilicate and a titanosilicate having an extended interlayer distance of the crystalline titanosilicate. The layered structure can be confirmed by electron microscopy or by measuring the X-ray diffraction pattern. A layered precursor means the titanosilicate which forms crystalline titanosilicate by performing a process, such as dehydration condensation, for example. The pores composed of 12-membered or more oxygen rings in the layered titanosilicate can be readily identified from the structure of the corresponding crystalline titanosilicate.

또한, 상기 티타노실리케이트 1 내지 5 및 7 은 세공 크기가 0.5 nm 내지 1.0 nm 인 세공을 가진다. 이 세공 크기란 (a) 세공 내 가장 좁은 곳의 단면 또는 (c) 세공 입구에서 가장 넓은 곳의 단면에서의 가장 긴 크기를 의미하며, 바람직하게는 이 위치의 직경을 의미한다. 이러한 세공 크기는 X 선 회절 패턴의 분석에 의해 측정할 수 있다.In addition, the titanosilicates 1 to 5 and 7 have pores having a pore size of 0.5 nm to 1.0 nm. This pore size means the longest size in (a) the cross section of the narrowest part in the pore or (c) the cross section of the widest part in the pore entrance, preferably the diameter of this position. This pore size can be measured by analysis of the X-ray diffraction pattern.

메소포러스 티타노실리케이느는 규칙적 메소세공을 갖는 티타노실리케이트의 총칭이다. 규칙적 메소세공이란 메소세공이 규칙적으로 반복하여 배열된 구조를 의미한다. 메소세공은 세공 크기가 2 nm 내지 10 nm 인 세공을 의미한다.Mesoporous titanosilicate is a generic term for titanosilicates with regular mesopores. Regular mesopores means a structure in which mesopores are regularly and repeatedly arranged. Mesopores refer to pores having a pore size of 2 nm to 10 nm.

티타노실리케이트의 실릴화는 실릴화제와 티타노실리케이트를 접촉함으로써 실시할 수 있다. 실릴화제의 예로는 1,1,1,3,3,3-헥사메틸디실라잔 및 트리메틸클로로실란을 포함한다. 상기 실릴화제에 의한 실릴화는 예를 들어 유럽 공개 특허 제 EP1488853A1 호에 기재되어 있다.Silylation of titanosilicate can be carried out by contacting the silylating agent with titanosilicate. Examples of silylating agents include 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane and trimethylchlorosilane. Silylation with such silylating agents is described, for example, in EP-A EP1488853A1.

본 공정에 사용되는 티타노실리케이트 촉매와 관련해 촉매로서 사용되는 티타노실리케이트를 상기에서 상세히 설명하지만, 티타노실리케이트 1 내지 7 중, 티타노실리케이트 촉매로서 특히 바람직한 것은 Ti-MWW 및 Ti-MWW 전구체이고, 한층 더 특히 바람직하게는 Ti-MWW 전구체이다. 물론, 이와 같은 Ti-MWW 또는 Ti-MWW 전구체를 실릴화하여 티타노실리케이트 촉매에 사용할 수 있거나, Ti-MWW 또는 Ti-MWW 전구체를 당업계에 공지된 방법으로 성형하여 티타노실리케이트 촉매에 사용할 수 있다.The titanosilicates used as catalysts in connection with the titanosilicate catalysts used in this process are described in detail above, but among the titanosilicates 1 to 7, particularly preferred as titanosilicate catalysts are Ti-MWW and Ti-MWW precursors, and more particularly Preferably Ti-MWW precursor. Of course, such Ti-MWW or Ti-MWW precursors may be silylated and used in titanosilicate catalysts, or Ti-MWW or Ti-MWW precursors may be shaped and used in titanosilicate catalysts in the art.

<프로필렌 옥사이드의 제조 방법><Method for producing propylene oxide>

상기한 바와 같이, 본 공정은 Pd-담지 촉매, 티타노실리케이트 촉매 및 Pd-비함유 탄소 재료의 존재 하에서 프로필렌, 수소 및 산소를 반응시켜 프로필렌 옥사이드를 수득하는 것을 포함한다. 과산화수소 합성 촉매로서 알려진 Pd-담지 촉매의 작용에 의해, 우선 수소 및 산소로부터 과산화수소가 형성되고, 형성된 과산화수소와 프로필렌이 티타노실리케이트 촉매의 작용에 의해 반응하여 프로필렌 옥사이드를 형성한다.As noted above, the process involves reacting propylene, hydrogen and oxygen in the presence of a Pd-supported catalyst, a titanosilicate catalyst and a Pd-free carbon material to yield propylene oxide. By the action of a Pd-supported catalyst known as a hydrogen peroxide synthesis catalyst, hydrogen peroxide is first formed from hydrogen and oxygen, and the formed hydrogen peroxide and propylene react by the action of a titanosilicate catalyst to form propylene oxide.

본 반응을 위한 티타노실리케이트 촉매의 적합한 Ti/Si 몰비는 일반적으로 0.001 내지 0.1, 바람직하게는 0.005 내지 0.05 이다.Suitable Ti / Si molar ratios of the titanosilicate catalyst for this reaction are generally from 0.001 to 0.1, preferably from 0.005 to 0.05.

프로필렌 옥사이드를 형성하는 본 반응은 액상 중에서 진행된다. 구체적으로, 반응기 내 기상의 수소, 산소 및 프로필렌을 액상, 즉 Pd-담지 촉매, 티타노실리케이트 촉매 및 Pd-비함유 탄소 재료를 포함하는 용매 중에 용해하고, Pd-담지 촉매의 작용에 의해 수소와 산소가 액상 중에서 반응하여 과산화수소를 형성하고, 티타노실리케이트 촉매의 작용에 의해 상기 과산화수소와 프로필렌이 액상 중에서 반응하여 프로필렌 옥사이드를 형성한다.This reaction to form propylene oxide proceeds in the liquid phase. Specifically, hydrogen, oxygen and propylene in the gas phase in the reactor are dissolved in a liquid phase, i.e., a solvent comprising a Pd-supported catalyst, a titanosilicate catalyst and a Pd-free carbon material, and under the action of the Pd-supported catalyst, hydrogen and oxygen Hydrogen peroxide reacts in the liquid phase to form hydrogen peroxide, and the hydrogen peroxide and propylene react in the liquid phase to form propylene oxide by the action of a titanosilicate catalyst.

예를 들어, E.g,

메탄올/물 혼합 용매 중에서 TS-1 에 의해 담지된 Pd-Pt (팔라듐/백금 합금) 촉매를 이용하는 방법 (예를 들어 Applied Catalysis A: General 213, 163-171, (2001));Using a Pd-Pt (palladium / platinum alloy) catalyst supported by TS-1 in a methanol / water mixed solvent (eg Applied Catalysis A: General 213, 163-171, (2001));

아세토니트릴/물 혼합 용매 중에서 Pd-담지 촉매 (카본 블랙에 의해 담지된 Pd) 및 Ti-MWW 또는 Ti-MWW 전구체로 구성된 티타노실리케이트 촉매를 이용하는 방법 (예를 들어, WO2007/080995); 및A method using a titanosilicate catalyst composed of a Pd-supported catalyst (Pd supported by carbon black) and a Ti-MWW or Ti-MWW precursor in an acetonitrile / water mixed solvent (eg WO2007 / 080995); And

아세토니트릴/물 혼합 용매 중에서 Pd-담지 촉매 (활성탄 또는 니오브산에 의해 담지된 Pd) 및 Ti-MWW 로 구성된 티타노실리케이트 촉매를 이용하는 방법 (예를 들어, WO2008/090997)Method using a titanosilicate catalyst consisting of Pd-supported catalyst (Pd supported by activated carbon or niobic acid) and Ti-MWW in an acetonitrile / water mixed solvent (eg WO2008 / 090997)

이 Pd-담지 촉매 및 티타노실리케이트 촉매의 작용에 의해 프로필렌, 수소 및 산소로부터 프로필렌 옥사이드를 형성하는 반응으로서 알려져 있다. 그러나, 이들 문헌에는, 본 발명에서의 반응에 관해, 즉 Pd-담지 촉매와는 상이한 입자로서 첨가된 Pd-비함유 탄소 재료의 존재 하에서 실시한 반응에 관해서는 언급되어 있지 않았다. 이러한 반응은 본 발명자의 고유의 지견에 근거하는 것이다. Pd-담지 촉매의 담체로서 탄소 재료 (예를 들어 활성탄) 를 이용하는 경우라도, 이러한 Pd-담지 촉매와는 별도로 Pd-비함유 탄소 재료를 공존시키는 것이 중요하다.It is known as a reaction for forming propylene oxide from propylene, hydrogen and oxygen by the action of this Pd-supported catalyst and titanosilicate catalyst. However, these documents do not mention the reaction in the present invention, that is, the reaction carried out in the presence of a Pd-free carbon material added as particles different from the Pd-supported catalyst. This reaction is based on the inventors' own knowledge. Even when a carbon material (for example, activated carbon) is used as a carrier of the Pd-supported catalyst, it is important to coexist Pd-free carbon material separately from such a Pd-supported catalyst.

Pd-비함유 탄소 재료는 실질적으로 탄소 원자로 이루어진 입자를 형성한다. 따라서, Pd-담지 촉매가 탄소를 가지는 경우라도, Pd-비함유 탄소 재료는 Pd-담지 촉매와 별개로 또다른 입자로 존재한다.The Pd-free carbon material forms particles substantially consisting of carbon atoms. Thus, even when the Pd-supported catalyst has carbon, the Pd-free carbon material is present as another particle separately from the Pd-supported catalyst.

구체적으로 반응 속도 향상 및 Pd-담지 촉매 수명 연장은 Pd-담지 탄소 재료에서 Pd 의 담지량에 대한 탄소의 양을 증가 (Pd-담지 탄소 재료에서의 Pd 의 담지량을 감소) 시키는 것이 아니라 Pd 의 담체로 사용되는 탄소의 양을 바꾸지 않고 Pd-비함유 탄소 재료를 공존시킴으로써 바람직하게 달성될 수 있다. 이러한 지견도 또한 본 발명자들의 검토에 의해 얻어진 것이었다.Specifically, improving the reaction rate and prolonging the lifetime of the Pd-supported catalyst does not increase the amount of carbon relative to the supported amount of Pd in the Pd-supported carbon material (reduces the amount of Pd in the Pd-supported carbon material) but as a carrier of Pd. It can preferably be achieved by co-existing Pd-free carbon material without changing the amount of carbon used. This knowledge was also obtained by the inventors.

티타노실리케이트 촉매의 사용량은 본 공정에 사용되는 반응기의 형태, Pd-담지 촉매의 종류 및 양, 및 후술하는 용매의 종류 또는 양에 따라 조절할 수 있다. 반응기로서 고정층 반응기를 사용하는 경우에는, 당해 고정층 반응기에, 2 개의 촉매 (티타노실리케이트 촉매 및 Pd-담지 촉매) 및 Pd-비함유 탄소 재료가 조밀하게 충전되도록 티타노실리케이트 촉매의 사용량을 조절한다. 반응기로서 교반조를 사용하는 경우, 후술하는 용매 중에서 2 개의 촉매 (티타노실리케이트 촉매 및 Pd-담지 촉매) 및 Pd-비함유 탄소 재료가 충분히 교반될 수 있을 정도로 슬러리를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 티타노실리케이트 촉매, Pd-담지 촉매 및 Pd-비함유 탄소 재료의 합계량이 사용 용매 1 kg 당 중량으로 나타내어, 바람직하게는 0.001 kg/kg 내지 0.2 kg/kg 의 범위, 보다 바람직하게는 0.01 kg/kg 내지 0.1 kg/kg 범위일 수 있다.The amount of the titanosilicate catalyst can be adjusted according to the type of reactor used in the present process, the type and amount of the Pd-supported catalyst, and the type or amount of the solvent to be described later. When a fixed bed reactor is used as the reactor, the amount of the titanosilicate catalyst is adjusted so that the fixed bed reactor is densely packed with two catalysts (titanosilicate catalyst and Pd-supported catalyst) and a Pd-free carbon material. When using a stirring vessel as the reactor, it is preferable to form a slurry such that two catalysts (titanosilicate catalyst and Pd-supported catalyst) and a Pd-free carbon material can be sufficiently stirred in the solvent described below. For example, the total amount of titanosilicate catalyst, Pd-supported catalyst and Pd-free carbon material is expressed in weight per kg of solvent used, preferably in the range of 0.001 kg / kg to 0.2 kg / kg, more preferably It may range from 0.01 kg / kg to 0.1 kg / kg.

티타노실리케이트 촉매에 대한 Pd-담지 촉매의 Pd 의 질량비 (Pd/티타노실리케이트 촉매) 는 바람직하게는 0.00001 내지 1, 보다 바람직하게는 0.0001 내지 0.1, 보다 더 바람직하게는 0.001 내지 0.05 이다.The mass ratio of Pd (Pd / titanosilicate catalyst) of the Pd-supported catalyst to the titanosilicate catalyst is preferably 0.00001 to 1, more preferably 0.0001 to 0.1, even more preferably 0.001 to 0.05.

또한, Pd-담지 촉매와 티타노실리케이트 촉매 간의 중량비는 각각의 반응 활성의 비에 따라 조절할 수 있다. Pd-담지 촉매의 활성이 반응 도중 시간 경과에 따라 열화된 경우, 용매에 Pd-담지 촉매를 첨가하여 반응시킬 수 있다. 티타노실리케이트 촉매의 활성이 반응 도중 시간 경과에 따라 열화된 경우에는 용매에 티타노실리케이트 촉매를 첨가하여 반응시킬 수 있다.In addition, the weight ratio between the Pd-supported catalyst and the titanosilicate catalyst can be adjusted according to the ratio of the respective reaction activities. If the activity of the Pd-supported catalyst deteriorates over time during the reaction, it may be reacted by adding a Pd-supported catalyst to the solvent. If the activity of the titanosilicate catalyst deteriorates over time during the reaction, it can be reacted by adding the titanosilicate catalyst to the solvent.

상기한 바와 같이, 본 반응은 액상 중에서 일어난다. 본 반응이 액상 중에서 일으키기 위해, 본 공정에 용매를 사용한다. 본 반응을 위해, 물, 유기 용매 또는 물과 유기 용매의 혼합 용매 (이하, "물/유기 용매 혼합물" 이라 함) 를 사용할 수 있다. 본 반응은 반응계에서 과산화수소를 형성하기 때문에, 본 공정을 보다 안전하게 실시할 수 있다는 관점에서 물/유기 용매 혼합물이 바람직하다. 또한, 본 반응에서 프로필렌 옥사이드의 형성 과정에서 물이 부산물로 형성되기 때문에, 액상 중에서의 용매는 초기 용매로서 오직 유기 용매만 사용하는 경우라도 본 반응의 진행에 따라 물/유기 용매 혼합물이 될 수 있다.As mentioned above, this reaction takes place in the liquid phase. In order for this reaction to occur in a liquid phase, a solvent is used for this process. For the present reaction, water, an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent (hereinafter referred to as "water / organic solvent mixture") can be used. Since the present reaction forms hydrogen peroxide in the reaction system, a water / organic solvent mixture is preferable from the viewpoint that the present process can be carried out more safely. In addition, since water is formed as a by-product during the formation of propylene oxide in the present reaction, the solvent in the liquid phase may be a water / organic solvent mixture as the reaction proceeds even when only an organic solvent is used as the initial solvent. .

본 반응에 사용될 수 있는 유기 용매의 예로는 메탄올, 1-프로판올, 2?프로판올, t-부탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 톨루엔, 1,2-디클로로에탄, t-부틸 메틸 에테르 및 1,4-디옥산을 포함한다. 유기 용매는 바람직하게는 아세토니트릴이다.Examples of organic solvents that can be used in the reaction include methanol, 1-propanol, 2-propanol, t-butanol, acetone, acetonitrile, toluene, 1,2-dichloroethane, t-butyl methyl ether and 1,4-di Contains oxane. The organic solvent is preferably acetonitrile.

본 반응에서는, 프로판 부산물을 억제하기 위해 또한 다환식 화합물 등의 첨가제를 공존시킬 수도 있다. 이와 같은 첨가제를 사용하면 수소계 프로필렌 옥사이드 선택율 (수소 효율) 을 한층 더 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 안트라센, 테트라센, 9-메틸안트라센, 나프탈렌 및 디페닐 에테르 등의 2 내지 30 개의 고리를 갖는 다환식 화합물 (예를 들어, 국제 공개 WO2008-156205 참조); 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀 옥사이드, 벤조티오펜 및 디벤조티오펜 등의 다환식 화합물 (예를 들어, 국제 공개 WO99/52884 참조); 벤조퀴논 등의 단환식 퀴노이드 화합물; 안트라퀴논, 9,10-페난트라퀴논, 벤조퀴논 및 2-에틸안트라퀴논 등의 축합 다환식 방향족 화합물 (예를 들어, 일본 공개특허 공보 제 2008-106030 호 참조) 등이 첨가제로서 알려져 있다. 이들 첨가제 중, 2 내지 30 개의 고리를 갖는 축합 다환식 방향족 화합물이 바람직하다. 또한, 축합 다환식 방향족 화합물 중에서도 안트라퀴논이 더욱 바람직하고; 이와 같은 첨가제를 사용하는 경우, 안트라퀴논-함유 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 반응에 용매를 사용하는 경우, 첨가제는 용매에 용해될 수 있거나 용해되지 않을 수 있으나; 첨가제의 효과를 한층 더 갖기 위해서는, 첨가제를 용매에 용해될 수 있는 것으로 선택해야 하는 것이 바람직하다.In this reaction, additives, such as a polycyclic compound, can also be coexisted in order to suppress a propane by-product. Use of such an additive can further improve the hydrogen-based propylene oxide selectivity (hydrogen efficiency). Specifically, polycyclic compounds having 2 to 30 rings such as anthracene, tetracene, 9-methylanthracene, naphthalene and diphenyl ether (see, eg, International Publication WO2008-156205); Polycyclic compounds such as triphenylphosphine, triphenylphosphine oxide, benzothiophene and dibenzothiophene (see, eg, International Publication WO99 / 52884); Monocyclic quinoid compounds such as benzoquinone; Condensed polycyclic aromatic compounds such as anthraquinone, 9,10-phenanthraquinone, benzoquinone and 2-ethylanthraquinone (see, for example, JP 2008-106030 A) and the like are known as additives. Of these additives, condensed polycyclic aromatic compounds having 2 to 30 rings are preferred. Moreover, anthraquinone is more preferable among condensed polycyclic aromatic compounds; When using such additives, preference is given to using anthraquinone-containing additives. When a solvent is used in the present reaction, the additive may or may not be dissolved in the solvent; In order to further have the effect of the additive, it is preferable to select the additive to be soluble in a solvent.

첨가제의 양은, 용매 1 kg 당 물질의 양으로 나타내어 0.001 mmol/kg 내지 500 mmol/kg 의 범위가 바람직하고, 0.01 mmol/kg 내지 50 mmol/kg 의 범위가 더욱 바람직하다.The amount of the additive is preferably in the range of 0.001 mmol / kg to 500 mmol / kg, more preferably in the range of 0.01 mmol / kg to 50 mmol / kg, expressed in terms of the amount of substance per kg of solvent.

또한, 본 공정에서는, 암모늄 이온, 알킬암모늄 이온 또는 알킬아릴암모늄 이온을 포함하는 염 (이하, 이들 염을 "암모늄계 염" 이라 총칭함) 을 추가로 사용할 수 있다. 암모늄계 염을 액상 중에 존재시킴으로써 본 반응에서의 수소의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 암모늄계 염의 예로는 다음을 포함할 수 있다: 황산암모늄, 황산수소암모늄, 탄산수소암모늄, 인산암모늄, 인산수소암모늄, 인산2수소암모늄, 피로인산수소암모늄, 피로인산암모늄, 할로겐화암모늄, 및 질산암모늄 등의 무기산염; 및 아세트산암모늄 등의 유기산염 (예를 들어, 카르복실산암모늄). 바람직한 암모늄계 염의 예로는 인산2수소암모늄을 포함한다.In addition, in this process, salts containing ammonium ions, alkylammonium ions or alkylarylammonium ions (hereinafter, these salts are collectively referred to as "ammonium salts") can be further used. By using an ammonium salt in a liquid phase, the utilization efficiency of hydrogen in this reaction can be improved. Examples of ammonium salts may include: ammonium sulfate, ammonium hydrogen sulfate, ammonium hydrogen carbonate, ammonium phosphate, ammonium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, ammonium hydrogen phosphate, ammonium pyrophosphate, ammonium halide, and ammonium nitrate Inorganic acid salts; And organic acid salts such as ammonium acetate (eg, ammonium carboxylate). Examples of preferred ammonium salts include ammonium dihydrogen phosphate.

암모늄계 염을 사용하는 경우, 암모늄계 염의 첨가량은 용매 1 kg 당 물질의 양으로 나타내어 0.001 mmol/kg 내지 100 mmol/kg 의 범위가 바람직하다.In the case of using an ammonium salt, the amount of the ammonium salt added is preferably expressed in an amount of substance per kg of solvent, preferably in the range of 0.001 mmol / kg to 100 mmol / kg.

본 반응에 사용되는 산소의 예로는 산소 기체 등의 분자 산소를 포함한다. 산소 기체는 저렴한 가압 스윙법으로 제조한 산소 기체일 수 있거나, 필요에 따라 극저온 분리 등으로 제조한 고순도 산소 기체일 수 있다. 또한 산소-함유 기체 (예를 들어 공기) 를 순수 산소 기체 대신 사용할 수도 있다.Examples of oxygen used in this reaction include molecular oxygen such as oxygen gas. The oxygen gas may be oxygen gas prepared by an inexpensive pressurized swing method, or may be high purity oxygen gas prepared by cryogenic separation or the like as necessary. Oxygen-containing gas (eg air) may also be used in place of pure oxygen gas.

본 반응에 사용되는 수소로는 수소 기체가 일반적으로 사용된다.Hydrogen gas is generally used as hydrogen used in this reaction.

본 반응에 사용되는 산소 및 수소 기체는 또한 본 반응의 진행을 저해하지 않는 희석용 기체로 희석한 후, 본 공정에 제공할 수 있다. 희석용 기체로는 질소, 아르곤 또는 이산화탄소를 사용할 수 있다. 또한, 본 반응 후에 얻어지는 프로필렌 옥사이드와의 분리가 현저히 곤란해 지지 않는다면, 메탄, 에탄 및 프로판 등의 유기 가스를 희석용 기체로서 사용할 수 있다. 산소 및 수소의 사용량, 및 이들 기체를 희석하기 위한 희석용 기체의 농도는 사용된 프로필렌의 물질의 양 또는 반응 스케일 등의 다른 조건에 따라 조절할 수 있다.Oxygen and hydrogen gas used for this reaction can also be provided to this process, after diluting with the gas for dilution which does not inhibit the progress of this reaction. As the diluent gas, nitrogen, argon or carbon dioxide may be used. In addition, organic gas, such as methane, ethane and propane, can be used as a diluent gas, unless the separation with the propylene oxide obtained after this reaction becomes remarkably difficult. The amount of oxygen and hydrogen used, and the concentration of the diluent gas for diluting these gases can be adjusted according to other conditions such as the amount of material of propylene used or the reaction scale.

반응기 내 충전된 산소와 수소 간의 몰비는 산소:수소로 나타내어, 1:50 내지 50:1 의 범위가 바람직하고, 1:5 내지 5:1 의 범위가 보다 바람직하다. 상기 몰비는 본 공정의 반응기에서 기상 중에서의 수소의 양이 수소 폭발을 유발하는 범위 밖이 되도록 설정되어야 하는 것이 안정성 면에서 바람직하다.The molar ratio between oxygen and hydrogen charged in the reactor is represented by oxygen: hydrogen, preferably in the range from 1:50 to 50: 1, more preferably in the range from 1: 5 to 5: 1. It is preferable from the viewpoint of stability that the molar ratio should be set so that the amount of hydrogen in the gas phase in the reactor of the present process is outside the range causing hydrogen explosion.

본 반응에서의 프로필렌의 양은 프로필렌:산소 (사용된 산소에 대한 몰비) 로 나타내어 1:5 내지 5:1 의 범위인 것이 바람직하다. 본 공정은 연속식 반응 장치를 이용할 수 있거나 회분식 반응 장치를 이용할 수 있으며; 공업적으로는 연속식 반응 장치를 이용하는 것이 바람직하고; 당해 연속식 반응 장치를 이용해 본 반응을 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 본 반응을 연속적으로 실시하는 경우, 분압비는 반응기에 공급되는 산소, 수소 및 프로필렌의 유량을 이용해 제어할 수 있다.The amount of propylene in this reaction is preferably in the range of 1: 5 to 5: 1, expressed in terms of propylene: oxygen (molar ratio to oxygen used). The process may use a continuous reactor or may use a batch reactor; It is preferable to use a continuous reaction apparatus industrially; It is preferable to perform this reaction continuously using the said continuous reaction apparatus. When carrying out this reaction continuously, a partial pressure ratio can be controlled using the flow volume of oxygen, hydrogen, and propylene supplied to a reactor.

본 공정에 사용되는 반응기는 상기한 바와 같이 고정층 반응기, 교반조 등이 이용가능하며, 그 예로는 특히 유통식 고정층 반응기 및 유통식 슬러리-완전 혼합 반응기를 포함한다.The reactor used in the present process may be a fixed bed reactor, a stirred tank, or the like as described above, and examples thereof include, in particular, a flow-through fixed bed reactor and a flow-through slurry-complete mixing reactor.

본 반응의 반응 온도는 0 ℃ 내지 150 ℃ 의 범위가 바람직하고, 40 ℃ 내지 90 ℃ 의 범위가 더욱 바람직하다.The reaction temperature of the present reaction is preferably in the range of 0 ° C to 150 ° C, more preferably in the range of 40 ° C to 90 ° C.

한편, 본 반응의 반응 압력은 게이지압으로 0.1 MPa 내지 20 MPa 의 범위가 바람직하고, 1 MPa 내지 10 MPa 의 범위가 더욱 바람직하다.On the other hand, the reaction pressure of the present reaction is preferably in the range of 0.1 MPa to 20 MPa, more preferably in the range of 1 MPa to 10 MPa as the gauge pressure.

<그 밖의 공정><Other Processes>

본 공정을 거쳐 반응기로부터 취출된 반응 혼합물은, 형성된 프로필렌 옥사이드 및 미반응의 잔존 프로필렌, 수소 및 산소 외에, 프로필렌 글리콜 등의 부산물을 포함하고 있다. 또한, 적지만 프로판 부산물을 포함할 수 있으며, 본 반응에 용매를 사용한 경우에는, 그 용매가 반응 혼합물에 포함될 수 있다. 반응 혼합물로부터 당업계에 공지된 정제 수단에 의해 목적으로 하는 프로필렌 옥사이드를 분리할 수 있다. 정제 수단의 예로는 증류에 의한 분리를 포함한다.The reaction mixture taken out from the reactor via this step contains by-products such as propylene glycol in addition to the propylene oxide and unreacted remaining propylene, hydrogen and oxygen. In addition, a small amount of propane by-products may be included, and when a solvent is used in the present reaction, the solvent may be included in the reaction mixture. The desired propylene oxide can be separated from the reaction mixture by purification means known in the art. Examples of purification means include separation by distillation.

Pd-비함유 탄소 재료의 존재 하에서 반응을 실시하는 경우 프로필렌 옥사이드의 생성율은 Pd-비함유 탄소 재료 없이 반응을 실시했을 경우보다 높다. 즉, 본 발명에 따르면, 프로필렌 옥사이드를 높은 반응 속도로 제조할 수 있다. 따라서, 본 반응은 향상된 수소 효율로 프로필렌 옥사이드를 제조할 수 있는 것 뿐 아니라 반응 혼합물로부터 프로필렌 옥사이드를 분리 및 정제하는 것도 용이해진다는 효과가 있다.When the reaction is carried out in the presence of a Pd-free carbon material, the production rate of propylene oxide is higher than when the reaction is performed without a Pd-free carbon material. That is, according to the present invention, propylene oxide can be produced at a high reaction rate. Thus, the present reaction not only can produce propylene oxide with improved hydrogen efficiency, but also has the effect that it becomes easy to separate and purify propylene oxide from the reaction mixture.

실시예Example

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

실시예에서는 이하의 방식으로 측정을 실시했다.In the Example, the measurement was performed in the following manner.

<원소 분석법>Element Analysis

1. Ti (티타늄) 및 Si (규소) 의 함량은 알칼리 용융, 질산에의 용해, 및 ICP 발광 분광 분석에 의해 구하였다.1. The contents of Ti (titanium) and Si (silicon) were determined by alkali melting, dissolution in nitric acid, and ICP emission spectroscopic analysis.

2. Pd-담지 촉매 내의 Pd (팔라듐) 의 함량은 마이크로파 분해 및 ICP 발광 분광 분석에 의해 구하였다.2. The content of Pd (palladium) in the Pd-supported catalyst was determined by microwave decomposition and ICP emission spectroscopy.

3. Pd 비함유 탄소 재료 내 Pd 의 존재 여부는 형광 X 선 ZSX Primus II (Rigaku Corp.) 를 이용하여 FP (fundamental parameter) 법에 기초한 반정량적 분석에 의해 구하였다. 그 측정 범위는 F 에서 U 이다.3. Presence of Pd in the Pd-free carbon material was determined by semi-quantitative analysis based on the FP (fundamental parameter) method using fluorescent X-ray ZSX Primus II (Rigaku Corp.). The measuring range is from F to U.

검출 하한: < 0.01 중량%Lower detection limit: <0.01% by weight

<X 선 분말 회절 (XRD)><X-ray powder diffraction (XRD)>

시료의 X 선 분말 회절 패턴은 이하의 장치 및 조건을 이용해 구하였다.The X-ray powder diffraction pattern of the sample was obtained using the following apparatus and conditions.

장치: Rigaku Corp. 사제 RINT2500VDevice: Rigaku Corp. Priest RINT2500V

선원: Cu Xα X 선Source: Cu Xα X-ray

출력: 40 kV - 300 mAOutput: 40 kV-300 mA

스캔 범위: 2θ = 0.75 내지 30°Scan Range: 2θ = 0.75 to 30 °

스캔 속도: 1°/분.Scan rate: 1 ° / min.

Figure pct00001
X 선 회절 패턴이 EP1731515A1 의 도 1 의 것과 유사한 경우, 시료는 Ti-MWW 전구체로 확인되었다.
Figure pct00001
When the X-ray diffraction pattern was similar to that of FIG. 1 of EP1731515A1, the sample was identified as Ti-MWW precursor.

Figure pct00002
X 선 회절 패턴이 EP1731515A1 의 도 2 의 것과 유사한 경우, 시료는 Ti-MWW 로 확인되었다.
Figure pct00002
When the X-ray diffraction pattern was similar to that of FIG. 2 of EP1731515A1, the sample was identified as Ti-MWW.

<UV-가시 흡수 스펙트럼 (UV-Vis)><UV-Visible Absorption Spectrum (UV-Vis)>

막자 유발을 이용해 시료를 분쇄한 후 펠릿화하였다 (7 mmΦ). 이 펠릿의 UV-가시 흡수 스펙트럼을 이하의 장치 및 조건을 이용해 측정하였다:The mortar was used to grind the samples and pelleted (7 mmΦ). The UV-visible absorption spectrum of this pellet was measured using the following apparatus and conditions:

장치: 확산 반사 부속품 (HARRICK Scientific Products 사제 Praying Mantis)Device: Diffuse Reflective Accessory (Praying Mantis, manufactured by HARRICK Scientific Products)

부속 장치: UV-가시 분광광도계 (JASCO Corp. 사제 (V-7100))Accessories: UV-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corp. (V-7100))

압력: 대기압Pressure: atmospheric pressure

측정값: 반사율Measured value: Reflectance

데이터 채집 시간: 0.1 초Data collection time: 0.1 seconds

밴드폭: 2 nmBandwidth: 2 nm

측정 파장: 200 내지 900 nmMeasurement wavelength: 200 to 900 nm

슬릿 높이: 하프-오픈Slit Height: Half-Open

데이터 채집 간격: 1nmData Collection Interval: 1nm

기준선 보정 (기준치): BaSO4 펠릿 (7 mmΦ)Baseline correction (baseline): BaSO 4 pellets (7 mmΦ)

Figure pct00003
200 nm 내지 400 nm 의 파장 영역의 UV-가시 흡수 스펙트럼이 210 nm 내지 230 nm 의 파장 영역에서 최대 흡수 피크를 가졌을 때, Ti 함유 실리케이트 시료는 티타노실리케이트로 확인되었다.
Figure pct00003
When the UV-visible absorption spectrum in the wavelength region of 200 nm to 400 nm had the maximum absorption peak in the wavelength region of 210 nm to 230 nm, the Ti-containing silicate sample was identified as titanosilicate.

제조예 1 [티타노실리케이트 촉매 (티타노실리케이트 A) 의 제조]Preparation Example 1 [Preparation of Titanosilicate Catalyst (Titanosilicate A)]

오토클레이브 안에, 실온에서 공기 분위기 하에 피페리딘 899 g, 이온 교환수 2402 g, TBOT (테트라-n-부틸 오르토티타네이트) 46 g, 붕산 565 g 및 훈증 실리카 (Cabot Corp. 사제 cab-o-sil M7D) 410 g 을 충전하고, 상기 온도에서 상기 분위기 하에 이들을 교반하에 용해시켜 겔을 제조했다. 얻어진 겔을 1.5 시간 숙성시킨 후, 오토클레이브를 단단히 밀폐했다. 숙성시킨 겔을 추가로 교반하에 8 시간에 걸쳐 150 ℃ 로 가열한 후, 상기 온도에서 120 시간 유지하여 수열 합성한 후 냉각했다. 수열 합성 후 반응 생성물은 현탁 용액이었다. 수득한 현탁 용액을 여과 후, 여과 케이크를 여액의 pH 가 10.3 이 될 때까지 이온 교환수로 세정하였다. 다음으로, 여과 케이크를 중량 감소가 보여지지 않을 때까지 건조 (건조 온도: 50 ℃) 하여, 524 g 의 층상 화합물을 수득했다. 수득한 층상 화합물 75 g 에, 2 M 질산 수용액 3750 mL 및 TBOT 9.6 g 을 첨가한 후, 혼합물을 가열하고 환류를 유지하면서 20 시간 가열했다. 냉각 후, 여과를 실시하고, 여과 케이크를 여액의 pH 가 중성 부근이 될 때까지 이온 교환수로 세정하고, 중량 감소가 관찰되지 않을 때까지 150 ℃ 에서 진공 건조하였다. 수득한 생성물은 백색 분말이었다. 상기 절차를 수 회 실시하여 합계 120 g 의 백색 분말을 수득했다 (이후, "백색 분말 A1" 이라 함).In an autoclave, 899 g of piperidine, 2402 g of ion-exchanged water, 46 g of TBOT (tetra-n-butyl ortho titanate), 565 g of boric acid, and fumed silica (cab-o manufactured by Cabot Corp.) under an air atmosphere at room temperature 410 g of -sil M7D) were charged and these were dissolved under stirring at this temperature under stirring to prepare a gel. After the obtained gel was aged for 1.5 hours, the autoclave was tightly sealed. The aged gel was further heated to 150 ° C. over 8 hours under stirring, and then maintained at this temperature for 120 hours to hydrothermally synthesize and cool. After hydrothermal synthesis the reaction product was a suspension solution. After the obtained suspension solution was filtered, the filter cake was washed with ion-exchanged water until the pH of the filtrate was 10.3. Next, the filter cake was dried (drying temperature: 50 ° C.) until no weight loss was seen, thereby obtaining 524 g of a layered compound. After adding 3750 mL of 2M aqueous nitric acid solution and 9.6 g of TBOT to 75 g of the obtained layered compound, the mixture was heated for 20 hours while maintaining the reflux. After cooling, filtration was carried out, the filter cake was washed with ion-exchanged water until the pH of the filtrate was near neutral, and vacuum dried at 150 ° C until no weight loss was observed. The product obtained was a white powder. The procedure was carried out several times to give a total of 120 g of white powder (hereinafter referred to as "white powder A1").

상기 백색 분말 A1 을 530 ℃ 에서 6 시간 소성하여 백색 분말을 얻었다. 상기 절차를 수 회 실시하여 합계 108 g 의 분말을 수득했다 (이후, "백색 분말 A2" 라 함).The white powder A1 was calcined at 530 ° C. for 6 hours to obtain a white powder. The procedure was carried out several times to give a total of 108 g of powder (hereinafter referred to as "white powder A2").

오토클레이브 안에, 실온에서 공기 분위기 하에 피페리딘 300 g, 이온 교환수 600 g 및 상기에서 수득한 백색 분말 A2 80 g 을 충전하고, 상기 온도, 상기 분위기에서 교반하에 용해하여 겔을 제조했다. 얻어진 겔을 1.5 시간 숙성시킨 후, 오토클레이브를 단단히 밀폐했다. 숙성시킨 겔을 추가로 교반하에 4 시간에 걸쳐 160 ℃ 로 가열한 후, 상기 온도에서 24 시간 유지하여 수열 합성하였다. 수열 합성 후 반응 생성물은 현탁 용액이었다. 수득한 현탁 용액을 여과 후, 여과 케이크를 여액의 pH 가 9.6 이 될 때까지 이온 교환수로 세정하였다. 다음으로, 여과 케이크를 중량 감소가 보여지지 않을 때까지 150 ℃ 에서 진공 건조하여 백색 분말을 수득했다. 이후, 이 백색 분말을 "백색 분말 A3" 이라 한다.In an autoclave, 300 g of piperidine, 600 g of ion-exchanged water, and 80 g of the white powder A2 obtained above were charged in an air atmosphere at room temperature, and dissolved under stirring at the above temperature and the atmosphere to prepare a gel. After the obtained gel was aged for 1.5 hours, the autoclave was tightly sealed. The aged gel was further heated to 160 ° C. over 4 hours under stirring, followed by hydrothermal synthesis by holding at this temperature for 24 hours. After hydrothermal synthesis the reaction product was a suspension solution. After the obtained suspension solution was filtered, the filter cake was washed with ion-exchanged water until the pH of the filtrate was 9.6. Next, the filter cake was dried in vacuo at 150 ° C. until no weight loss was seen to obtain a white powder. This white powder is hereinafter referred to as "white powder A3".

3 구 유리 플라스크에, 실온에서 공기 분위기 하에 톨루엔 175 mL 및 이와 같이 하여 수득한 백색 분말 A3 4.0 g 을 충전하고 환류하에 2 시간 가열했다. 냉각 후, 여과를 실시하고, 여과 케이크를 아세토니트릴/이온 교환수 = 4:1 (중량비) 500 mL 로 추가로 세정하였다. 여과 케이크를 중량 감소가 보여지지 않을 때까지 150 ℃ 에서 추가로 진공 건조하여, 백색 분말 3.6 g 을 수득했다. 상기 백색 분말의 X 선 회절 패턴 (도 1) 및 UV-가시 흡수 스펙트럼 (도 2) 의 측정 결과, 이 백색 분말은 Ti-MWW 전구체인 것으로 확인되었다 (이후, 이 백색 분말을 Ti-MWW 전구체 A 라 한다).A three-necked glass flask was charged with 175 mL of toluene and 4.0 g of the white powder A3 thus obtained under an air atmosphere at room temperature and heated under reflux for 2 hours. After cooling, filtration was performed and the filter cake was further washed with 500 mL of acetonitrile / ion exchange water = 4: 1 (weight ratio). The filter cake was further vacuum dried at 150 ° C. until no weight loss was seen, yielding 3.6 g of white powder. Measurement of the X-ray diffraction pattern (FIG. 1) and UV-visible absorption spectrum (FIG. 2) of the white powder confirmed that the white powder was a Ti-MWW precursor (hereinafter, the white powder was referred to as Ti-MWW precursor A ).

Ti-MWW 전구체 A 는 Ti 함량이 2.08 중량% 이고, Si 함량이 36.4 중량% 이었다. Ti 함량과 Si 함량으로부터의 Ti/Si 의 산출 몰비는 0.034 였다.Ti-MWW precursor A had a Ti content of 2.08 wt% and a Si content of 36.4 wt%. The calculated molar ratio of Ti / Si from Ti content and Si content was 0.034.

상기 Ti-MWW 전구체 A 를 이하에 기재하는 바와 같이 활성화 처리에 제공하였다.The Ti-MWW precursor A was subjected to an activation treatment as described below.

Ti-MWW 전구체 A (0.6 g) 을 0.1 중량% 의 과산화수소를 포함하는 이온 교환수/아세토니트릴 = 1/4 (중량비) 용액 100 g 에 첨가하고, 실온에서 1 시간 처리하고, 여과 후, 여과 케이크를 500 mL 의 이온 교환수로 세정하고, 이온 교환수/아세토니트릴 = 1/4 (중량비) 용액 50 g 에 현탁시켰다. 현탁 후, 여과 및 건조를 실시하여 티타노실리케이트 A 를 얻었다. Ti-MWW precursor A (0.6 g) was added to 100 g of ion-exchanged water / acetonitrile = 1/4 (weight ratio) solution containing 0.1% by weight of hydrogen peroxide, treated at room temperature for 1 hour, and then filtered and filtered Was washed with 500 mL of ion exchanged water and suspended in 50 g of ion exchanged water / acetonitrile = 1/4 (weight ratio) solution. After suspension, filtration and drying were carried out to obtain titanosilicate A.

제조예 2 [티타노실리케이트 촉매 (티타노실리케이트 B) 의 제조]Preparation Example 2 [Preparation of Titanosilicate Catalyst (Titanosilicate B)]

오토클레이브 안에, 실온에서 공기 분위기 하에 피페리딘 898 g, 이온 교환수 2403 g, TBOT (테트라-n-부틸 오르토티타네이트) 112 g, 붕산 565 g 및 훈증 실리카 (Cabot Corp. 사제 cab-o-sil M7D) 409 g 을 충전하고, 상기 온도에서 상기 분위기 하에 이들을 교반하에 용해시켜 겔을 제조했다. 얻어진 겔을 1.5 시간 숙성시킨 후, 오토클레이브를 단단히 밀폐했다. 숙성시킨 겔을 추가로 교반하에 8 시간에 걸쳐 150 ℃ 로 가열한 후, 상기 온도에서 120 시간 유지하여 수열 합성한 후 냉각했다. 수열 합성 후 반응 생성물은 현탁 용액이었다. 수득한 현탁 용액을 여과 후, 여과 케이크를 여액의 pH 가 10 부근이 될 때까지 이온 교환수로 세정하였다. 다음으로, 여과 케이크를 중량 감소가 보여지지 않을 때까지 대류 건조 오븐에서 50 ℃ 에서 건조하여, 517 g 의 층상 화합물을 수득했다. 수득한 층상 화합물 75 g 에, 2 M 질산 수용액 3750 mL 를 첨가한 후, 혼합물을 대기압 하에 환류를 유지하면서 20 시간 가열했다. 냉각 후, 여과를 실시하고, 여과 케이크를 여액의 pH 가 중성 부근이 될 때까지 이온 교환수로 세정하고, 중량 감소가 관찰되지 않을 때까지 150 ℃ 에서 진공 건조하였다. 수득한 생성물은 백색 분말이었다 (이후, "백색 분말 B1" 이라 함).In an autoclave, 898 g of piperidine, 2403 g of ion-exchanged water, 112 g of TBOT (tetra-n-butyl ortho titanate), 565 g of boric acid, and fumed silica (cab-o manufactured by Cabot Corp.) under an air atmosphere at room temperature 409 g of -sil M7D) were charged and these were dissolved under stirring at this temperature under stirring to prepare a gel. After the obtained gel was aged for 1.5 hours, the autoclave was tightly sealed. The aged gel was further heated to 150 ° C. over 8 hours under stirring, and then maintained at this temperature for 120 hours to hydrothermally synthesize and cool. After hydrothermal synthesis the reaction product was a suspension solution. After the obtained suspension solution was filtered, the filter cake was washed with ion-exchanged water until the pH of the filtrate was about 10. The filter cake was then dried at 50 ° C. in a convection drying oven until no weight loss was seen, yielding 517 g of layered compound. After adding 3750 mL of 2M aqueous nitric acid solution to 75 g of the obtained layered compound, the mixture was heated for 20 hours while maintaining reflux under atmospheric pressure. After cooling, filtration was carried out, the filter cake was washed with ion-exchanged water until the pH of the filtrate was near neutral, and vacuum dried at 150 ° C until no weight loss was observed. The product obtained was a white powder (hereinafter referred to as "white powder B1").

상기 백색 분말 B1 을 530 ℃ 에서 6 시간 소성하여 백색 분말을 얻었다 (이후, "백색 분말 B2" 라 함). 상기 절차를 수 회 실시하였다.The white powder B1 was calcined at 530 ° C. for 6 hours to obtain a white powder (hereinafter referred to as “white powder B2”). The procedure was performed several times.

오토클레이브 안에, 실온에서 공기 분위기 하에 피페리딘 300 g, 이온 교환수 600 g 및 상기에서 수득한 백색 분말 B2 100 g 을 충전하고, 상기 온도, 상기 분위기에서 교반하에 용해하였다. 얻어진 혼합물을 1.5 시간 숙성시킨 후, 오토클레이브를 단단히 밀폐했다. 숙성시킨 혼합물을 추가로 교반하에 4 시간에 걸쳐 150 ℃ 로 가열한 후, 온도를 160 ℃ 까지 조절하였다. 수열 처리를 1 일간 실시하였다. 수열 처리 후 생성물은 현탁 용액이었다. 수득한 현탁 용액을 여과 후, 여과 케이크를 여액의 pH 가 9 부근이 될 때까지 이온 교환수로 세정하였다. 다음으로, 여과 케이크를 중량 감소가 보여지지 않을 때까지 150 ℃ 에서 진공 건조하여 백색 분말을 수득했다. 수득한 백색 분말은 Ti 함량이 1.74 중량% 이고, Si 함량이 36.6 중량% 였다. Ti 함량과 Si 함량으로부터의 Ti/Si 의 산출 몰비는 0.028 였다.In an autoclave, 300 g of piperidine, 600 g of ion-exchanged water, and 100 g of the white powder B2 obtained above were charged in an air atmosphere at room temperature, and dissolved under stirring at the above temperature and the atmosphere. After the obtained mixture was aged for 1.5 hours, the autoclave was tightly sealed. The aged mixture was further heated to 150 ° C. over 4 hours under stirring, and then the temperature was adjusted to 160 ° C. Hydrothermal treatment was performed for 1 day. After hydrothermal treatment the product was a suspension solution. After the obtained suspension solution was filtered, the filter cake was washed with ion-exchanged water until the pH of the filtrate was about 9. Next, the filter cake was dried in vacuo at 150 ° C. until no weight loss was seen to obtain a white powder. The white powder obtained had a Ti content of 1.74 wt% and a Si content of 36.6 wt%. The calculated molar ratio of Ti / Si from Ti content and Si content was 0.028.

UV-가시 흡수 스펙트럼 (도 3) 측정 결과, 상기 백색 분말은 티타노실리케이트였다 (이후, "티타노실리케이트 B" 라 함).UV-visible absorption spectrum (FIG. 3) measurement showed that the white powder was titanosilicate (hereinafter referred to as “titanosilicate B”).

제조예 3 [티타노실리케이트 촉매 (티타노실리케이트 C) 의 제조]Preparation Example 3 [Preparation of Titanosilicate Catalyst (Titanosilicate C)]

제조예 2 에서와 동일한 방법으로 백색 분말을 제조하였다. 이후, 상기 백색 분말을 "티타노실리케이트 C" 라 한다.A white powder was prepared in the same manner as in Preparation Example 2. The white powder is hereinafter referred to as "titanosilicate C".

제조예 4 [Pd-담지 촉매 A (Pd/활성탄 (AC) 촉매) 의 제조]Preparation Example 4 [Preparation of Pd-supported Catalyst A (Pd / Activated Carbon (AC) Catalyst)]

고온 이온 교환수 10 L 로 미리 세정하고 질소 분위기 하에 300 ℃ 에서 6 시간 건조시킨 활성탄 (Japan EnviroChemicals. ltd. 사제, Carborafin-6) 을 제조하였다. 또한, 0.3 mmol 의 콜로이달 팔라듐 (JGC C&C 사제) (팔라듐 환산) 및 이온 교환수로부터 분산액 A 를 제조했다.Activated carbon (Carborafin-6, manufactured by Japan Enviro Chemicals. Ltd.) Was prepared by washing in advance with 10 L of high-temperature ion-exchanged water and drying at 300 ° C. for 6 hours. Furthermore, dispersion A was prepared from 0.3 mmol of colloidal palladium (manufactured by JGC C & C) (palladium equivalent) and ion exchanged water.

1 L 의 가지모양 플라스크에, 실온에서 공기 분위기 하에 상기에서 수득한 세정한 활성탄 3 g 및 이온 교환수 300 mL 를 충전하고 교반하였다. 수득한 현탁액에, 분산액 A 40 mL 를 실온에서 공기 분위기 하에 서서히 적가하였다. 적가 완료 후, 현탁액을 상기 온도에서 상기 분위기 하에 6 시간 추가로 교반하였다. 교반 완료 후, 회전식 증발기를 이용해 수분을 제거하고, 잔사를 80 ℃ 에서 6 시간 동안 진공 건조 후, 질소 분위기 하에 300 ℃ 에서 6 시간 추가로 가열하여 Pd/활성탄 (AC) 촉매 (이후, "Pd-담지 촉매 A" 라 함) 를 얻었다.A 1 L branched flask was charged with 3 g of washed activated carbon and 300 mL of ion-exchanged water under air atmosphere at room temperature, followed by stirring. To the obtained suspension, 40 mL of dispersion A was slowly added dropwise at room temperature under an air atmosphere. After completion of the dropwise addition, the suspension was further stirred at this temperature under the atmosphere for 6 hours. After stirring was completed, water was removed using a rotary evaporator, and the residue was vacuum dried at 80 ° C. for 6 hours, and then further heated at 300 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere to thereby provide a Pd / activated carbon (AC) catalyst (hereinafter, “Pd- A supported catalyst A "was obtained.

제조예 5 [Pd-담지 촉매 B (Pd/활성탄 (AC) 촉매) 의 제조]Preparation Example 5 [Preparation of Pd-supported Catalyst B (Pd / Activated Carbon (AC) Catalyst)]

Pd-담지 촉매의 담체를 위한 활성탄 B 를 다음과 같이 제조했다. 활성탄 (Japan EnviroChemicals. ltd. 사제, TOKUSEI SHIRASAGI) 20 g 을 고온 이온 교환수 10 L 로 세정한 후, 질소 분위기 하에 300 ℃ 에서 6 시간 건조하였다.Activated carbon B for a carrier of a Pd-supported catalyst was prepared as follows. 20 g of activated carbon (manufactured by Japan Enviro Chemicals. Ltd., TOKUSEI SHIRASAGI) was washed with 10 L of high temperature ion-exchanged water, and then dried under nitrogen atmosphere at 300 ° C for 6 hours.

1 L 의 가지모양 플라스크에, 실온에서 공기 분위기 하에 상기에서 수득한 활성탄 B 5 g 및 이온 교환수 300 mL 를 충전하고 교반한 후, 콜로이달 팔라듐 용액 (JGC C&C 사제) 0.49 g 및 이온 교환수로부터 제조한 분산액을 교반하에 상기 플라스크에 서서히 적가하였다. 여기서 콜로이달 팔라듐 용액은 3.1 중량% 의 Pd 를 포함하였다. 적가 완료 후, 현탁액을 추가로 상기 온도에서 상기 분위기 하에 6 시간 교반하였다. 교반 완료 후, 회전식 증발기를 이용해 수분을 제거하고, 잔사를 80 ℃ 에서 6 시간 동안 진공 건조 후, 질소 분위기 하에 300 ℃ 에서 6 시간 추가로 가열하여 Pd/활성탄 (AC) 촉매 (이후, "Pd-담지 촉매 B" 라 함) 를 얻었다.1 L of eggplant flasks were charged and stirred with 5 g of activated carbon B obtained above and 300 mL of ion-exchanged water under an air atmosphere at room temperature, followed by 0.49 g of colloidal palladium solution (manufactured by JGC C & C) and ion-exchanged water. The prepared dispersion was slowly added dropwise to the flask under stirring. Wherein the colloidal palladium solution contained 3.1 wt.% Pd. After completion of the dropwise addition, the suspension was further stirred at this temperature under the atmosphere for 6 hours. After stirring was completed, water was removed using a rotary evaporator, and the residue was vacuum dried at 80 ° C. for 6 hours, and then further heated at 300 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere to thereby provide a Pd / activated carbon (AC) catalyst (hereinafter, “Pd- The supported catalyst B "was obtained.

재료의 충전량에 의해 산출된 Pd-담지 촉매 B 의 Pd 함량은 0.27 중량% 였다.The Pd content of the Pd-supported catalyst B calculated by the amount of filling of the material was 0.27 wt%.

제조예 6 [Pd-담지 촉매 C (Pd/활성탄 (AC) 촉매) 의 제조]Preparation Example 6 [Preparation of Pd-supported Catalyst C (Pd / Activated Carbon (AC) Catalyst)]

Pd-담지 촉매의 담체를 위한 활성탄 C 를 다음과 같이 제조했다. 고온 이온 교환수 10 L 로, 활성탄 (Japan EnviroChemicals. ltd. 사제, TOKUSEI SHIRASAGI) 18 g 을 세정하였다.Activated carbon C for a carrier of the Pd-supported catalyst was prepared as follows. 18 g of activated charcoal (manufactured by Japan Enviro Chemicals. Ltd., TOKUSEI SHIRASAGI) was washed with 10 L of high-temperature ion-exchanged water.

세정 후, 실온에서 공기 분위기 하에 전량의 활성탄 C 를 300 mL 의 이온 교환수와 함께 1 L 의 가지모양 플라스크에 충전하여 혼합물을 수득하고, 그 혼합물을 교반하였다.After washing, a full amount of activated carbon C was charged into a 1 L eggplant flask with 300 mL of ion-exchanged water at room temperature to obtain a mixture, and the mixture was stirred.

교반 후, 5.9 g 의 콜로이달 팔라듐 용액 (JGC C&C 사제) 및 이온 교환수로부터 제조한 분산액을 교반 하에 상기 플라스크에 서서히 적가하였다. 여기서, 콜로이달 팔라듐 용액은 3.1 중량% 의 Pd 를 포함하였다. 적가 완료 후, 현탁액을 추가로 상기 온도에서 상기 분위기 하에 6 시간 교반하였다. 교반 완료 후, 회전식 증발기를 이용해 수분을 제거하고, 잔사를 80 ℃ 에서 6 시간 동안 진공 건조 후, 질소 분위기 하에 300 ℃ 에서 6 시간 추가로 가열하여 Pd/활성탄 (AC) 촉매 (이후, "Pd-담지 촉매 C" 라 함) 를 얻었다.After stirring, a dispersion prepared from 5.9 g colloidal palladium solution (manufactured by JGC C & C) and ion-exchanged water was slowly added dropwise to the flask under stirring. Here, the colloidal palladium solution contained 3.1 wt% Pd. After completion of the dropwise addition, the suspension was further stirred at this temperature under the atmosphere for 6 hours. After stirring was completed, water was removed using a rotary evaporator, and the residue was vacuum dried at 80 ° C. for 6 hours, and then further heated at 300 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere to thereby provide a Pd / activated carbon (AC) catalyst (hereinafter, “Pd- A supported catalyst C "was obtained.

재료의 충전량에 의해 산출된 Pd-담지 촉매 C 의 Pd 함량은 1.0 중량% 였다.The Pd content of the Pd-supported catalyst C calculated by the filling amount of the material was 1.0% by weight.

제조예 7 [Pd-비함유 탄소 재료 (활성탄 A) 의 제조]Production Example 7 [Preparation of Pd-Free Carbon Material (Activated Carbon A)]

Pd 를 실질적으로 포함하지 않는 시판되는 활성탄 (Japan EnviroChemicals. ltd. 사제, TOKUSEI SHIRASAGI) 를 본 제조에 사용하였다. 상기 언급한 바와 같이 형광 X 선 분석에 의해 수득한 활성탄이 Pd 를 실질적으로 갖지 않음을 확인하였다. 상기 활성탄 20 g 을 이온 교환수 1 L 와 고온 이온 교환수 10 L 의 순서로 세정하고, 질소 분위기 하에 300 ℃ 에서 6 시간 가열하여 활성탄 A 를 수득했다.Commercially available activated carbon (TOKUSEI SHIRASAGI, manufactured by Japan Enviro Chemicals. Ltd.) Substantially free of Pd was used in this production. As mentioned above, it was confirmed that the activated carbon obtained by fluorescence X-ray analysis was substantially free of Pd. 20 g of the activated carbon was washed in the order of 1 L of ion-exchanged water and 10 L of high-temperature ion-exchanged water, and heated at 300 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere to obtain activated carbon A.

실시예 1 (프로필렌 옥사이드의 제조 방법)Example 1 (Method for Producing Propylene Oxide)

0.5 L 의 오토클레이브를 반응기로 사용하였다. 상기 오토클레이브 안에, 티타노실리케이트 A 0.6 g, Pd-담지 촉매 A 0.02 g 및 활성탄 A 2 g 을 충전하였다. 이 오토클레이브에 프로필렌/산소/수소/질소의 체적비가 8/11/4/77 인 원료 기체 및 물/아세토니트릴 = 1/4 (중량비) 에 용해시킨 안트라퀴논을 함유하는 용액 (안트라퀴논 농도: 0.7 mmol/kg) 을 각각 16 L/hr 의 공급 속도 및 108 mL/hr 의 공급 속도로 공급하여, 반응기에서 프로필렌, 산소 및 수소를 액상 중에서 반응시키고, 이후 그로부터의 반응 혼합물을 필터를 통해 추출하는 연속식 반응을 실시하였다. 반응 온도를 60 ℃ 로 설정하고; 압력을 0.8 MPa (게이지압) 로 설정하고; 반응기 내 공급된 액체의 체류 시간을 90 분으로 설정하였다.0.5 L autoclave was used as reactor. In the autoclave, 0.6 g of titanosilicate A, 0.02 g of Pd-supported catalyst A and 2 g of activated carbon A were charged. A solution containing anthraquinone dissolved in a raw material gas having a volume ratio of propylene / oxygen / hydrogen / nitrogen of 8/11/4/77 and water / acetonitrile = 1/4 (weight ratio) in this autoclave (anthraquinone concentration: 0.7 mmol / kg) were fed at a feed rate of 16 L / hr and a feed rate of 108 mL / hr, respectively, to react propylene, oxygen and hydrogen in the liquid phase in the reactor, after which the reaction mixture was extracted through a filter. A continuous reaction was carried out. Set the reaction temperature to 60 ° C; Set the pressure to 0.8 MPa (gauge pressure); The residence time of the liquid fed into the reactor was set to 90 minutes.

반응 5 시간 후 추출한 반응 생성물의 액상 및 기상을 기체 크로마토그래피 분석으로 분석하고, 그 결과 프로필렌 옥사이드의 생성율이 4.06 mmol/hr 이고, 프로필렌 옥사이드 선택성 (생성된 프로필렌 옥사이드의 몰량/(생성된 프로필렌 옥사이드의 몰량 + 생성된 프로필렌 글리콜의 몰량 + 생성된 프로판의 몰량)) 이 93% 이고, 프로판 부산물 선택성 (생성된 프로판의 몰량/(생성된 프로필렌 옥사이드의 몰량 + 생성된 프로필렌 글리콜의 몰량 + 생성된 프로판의 몰량) 이 3.2% 이고, 수소 효율 (생성된 프로필렌 옥사이드의 몰량/소비된 수소의 몰량) 이 53% 임을 확인하였다.After 5 hours of reaction, the liquid phase and gas phase of the extracted reaction product were analyzed by gas chromatography. As a result, the production rate of propylene oxide was 4.06 mmol / hr, and the propylene oxide selectivity (molar amount of propylene oxide produced / (of propylene oxide produced) Molar amount + molar amount of propylene glycol produced + molar amount of propane produced)) is 93% and propane by-product selectivity (molar amount of produced propane / (molar amount of produced propylene oxide + molar amount of propylene glycol produced + molar amount of produced propane) Molar amount) was 3.2% and the hydrogen efficiency (molar amount of propylene oxide produced / molar amount of hydrogen consumed) was 53%.

실시예 2 (프로필렌 옥사이드의 제조 방법)Example 2 (Method for Producing Propylene Oxide)

먼저 과산화수소 용액을 이용한 티타노실리케이트 C 의 활성화 처리를 후술하는 바와 같이 실시하였다.First, the activation treatment of titanosilicate C using a hydrogen peroxide solution was performed as described below.

0.1 중량% 의 과산화수소를 포함하는 이온 교환수/아세토니트릴 = 1/4 (중량비) 용액 100 g 에 티타노실리케이트 C (2.28 g) 를 첨가하고, 실온에서 1 시간 처리하고, 여과한 후, 여과 케이크를 이온 교환수로 세정하여 활성화 티타노실리케이트 C 를 제조했다. 활성화 처리 후, 상기한 활성화 티타노실리케이트 C 의 전량을 이온 교환수/아세토니트릴 = 3/7 (중량비) 용액 100 ml 에 현탁시켜 반응기에 충전하였다.Titanosilicate C (2.28 g) was added to 100 g of ion-exchanged water / acetonitrile = 1/4 (weight ratio) solution containing 0.1% by weight of hydrogen peroxide, treated at room temperature for 1 hour, filtered and the filter cake Washing with ion-exchanged water produced activated titanosilicate C. After the activation treatment, the entire amount of the activated titanosilicate C described above was suspended in 100 ml of ion-exchanged water / acetonitrile = 3/7 (weight ratio) solution and charged to the reactor.

Pd-비함유 탄소 재료로서 Pd 를 실질적으로 포함하지 않는 시판되는 활성탄 (Japan EnviroChemicals. ltd. 사제, TOKUSEI SHIRASAGI) 을 반응에 이용하였다. 활성탄의 Pd 함량을 제조예 7 에서와 동일한 방식으로 확인하였으며, 상기 활성탄을 실질적으로 Pd 를 갖지 않는다.Commercially available activated carbon (TOKUSEI SHIRASAGI, manufactured by Japan Enviro Chemicals. Ltd.) That was substantially free of Pd as a Pd-free carbon material was used for the reaction. The Pd content of the activated carbon was confirmed in the same manner as in Preparation Example 7, and the activated carbon was substantially free of Pd.

0.3 L 의 오토클레이브를 반응기로 이용하였다. 상기 오토클레이브 안에, Pd-담지 촉매 C 1.06 g 및 상기 Pd-비함유 활성탄 2.1 g 을 오토클레이브에 충전한 후, 활성화 티타노실리케이트 C 를 포함하는 이온 교환수/아세토니트릴 용액 전량을 오토클레이브에 충전하였다.0.3 L autoclave was used as reactor. In the autoclave, 1.06 g of Pd-supported catalyst C and 2.1 g of the Pd-free activated carbon were charged to the autoclave, and then the entire amount of ion exchanged water / acetonitrile solution containing activated titanosilicate C was charged to the autoclave. .

이 오토클레이브에 산소/수소/질소의 체적비가 3/4/93 인 희석 원료 기체 및 이온 교환수/아세토니트릴 = 3/7 (중량비) 에 용해시킨 안트라퀴논 및 인산수소2암모늄을 함유하는 용액 (안트라퀴논 농도: 0.7 mmol/kg, 인산수소2암모늄 농도: 3.0 mmol/kg) 및 액체 프로필렌을 263 L/hr 의 공급 속도 (0 ℃, 1 atm), 90 g/hr 및 36 g/hr 의 공급 속도로 공급하여, 반응기에서 프로필렌, 산소 및 수소를 액상 중에서 반응시키고, 이후 그로부터의 반응 혼합물을 필터를 통해 추출하는 연속식 반응을 실시하였다. 반응 온도를 50 ℃ 로 설정하고; 압력을 4.0 MPa (게이지압) 로 설정하고; 반응기 내 공급된 용액의 체류 시간을 1 시간으로 설정하였다. 이러한 반응을 샘플링 전에 4.5 시간 동안 지속하였다.A solution containing an anthraquinone and diammonium hydrogen phosphate dissolved in an autoclave in a dilution raw material gas having a volume ratio of oxygen / hydrogen / nitrogen of 3/4/93 and ion-exchanged water / acetonitrile = 3/7 (weight ratio) ( Anthraquinone concentration: 0.7 mmol / kg, diammonium hydrogen phosphate concentration: 3.0 mmol / kg) and liquid propylene at a feed rate of 263 L / hr (0 ° C., 1 atm), 90 g / hr, and 36 g / hr Feeding at a rate, propylene, oxygen and hydrogen were reacted in the liquid phase in the reactor, and then a continuous reaction was conducted in which the reaction mixture was extracted through a filter. Set the reaction temperature to 50 ° C .; Set the pressure to 4.0 MPa (gauge pressure); The residence time of the solution fed into the reactor was set to 1 hour. This reaction was continued for 4.5 hours before sampling.

반응 도중, 반응 혼합물을 그의 용매 90 g 중에 티타노실리케이트 C 를 2.28 g 으로, Pd-담지 촉매를 1.06 g 으로, Pd-비함유 활성탄을 2.1 g 으로 유지하도록 조정했다.During the reaction, the reaction mixture was adjusted to keep titanosilicate C at 2.28 g, Pd-supported catalyst at 1.06 g, and Pd-free activated carbon at 2.1 g in 90 g of its solvent.

반응 4.5 시간 후 추출한 반응 생성물의 액상 및 기상을 기체 크로마토그래피 분석으로 분석하고, 그 결과 프로필렌 옥사이드의 생성율이 162 mmol/hr 이고, 수소 소비율이 281 mmol/hr 이고, 프로필렌 옥사이드 선택성이 87% 이고, 수소 효율이 58% 임을 확인하였다.The liquid phase and gas phase of the reaction product extracted after 4.5 hours of reaction were analyzed by gas chromatography analysis. As a result, the production rate of propylene oxide was 162 mmol / hr, the hydrogen consumption rate was 281 mmol / hr, the propylene oxide selectivity was 87%, It was confirmed that the hydrogen efficiency is 58%.

비교예 1 (Pd-비함유 탄소 재료를 이용하지 않은 프로필렌 옥사이드의 제조 방법)Comparative Example 1 (Method for Producing Propylene Oxide Without Pd-Free Carbon Material)

활성탄 A 를 이용하지 않은 것 외에는 실시예 1 에서와 동일한 절차를 실시하여, 프로필렌 옥사이드의 제조 반응을 실시했다. 반응 5 시간 후 추출한 반응 생성물의 액상 및 기상을 기체 크로마토그래피 분석으로 분석하고, 그 결과 프로필렌 옥사이드의 생성율이 3.50 mmol/hr 이고, 프로필렌 옥사이드 선택성이 89% 이고, 프로필렌 부산물 선택성이 5.3% 이고, 수소 효율이 45% 임을 확인하였다.Except not using the activated carbon A, the same procedure as in Example 1 was carried out to produce propylene oxide. After 5 hours, the liquid phase and gas phase of the extracted reaction product were analyzed by gas chromatography. As a result, the yield of propylene oxide was 3.50 mmol / hr, the propylene oxide selectivity was 89%, the propylene by-product selectivity was 5.3%, hydrogen It was confirmed that the efficiency is 45%.

비교예 2 (Pd-비함유 탄소 재료를 이용하지 않은 프로필렌 옥사이드의 제조방법)Comparative Example 2 (Producing Method of Propylene Oxide without Pd-Free Carbon Material)

Pd-비함유 활성탄을 반응기에 충전하지 않고 티타노실리케이트 C 대신 티타노실리케이트 B 를 2.28 g 이용하고, Pd-담지 촉매 C 대신 Pd-담지 촉매 B 를 3.17 g 이용한 것 외에는, 실시예 2 에서와 동일한 절차를 실시하여 프로필렌 옥사이드의 제조 반응을 실시했다. 반응 4.5 시간 후 추출한 반응 생성물의 액상 및 기상을 기체 크로마토그래피 분석으로 분석하고, 그 결과 프로필렌 옥사이드의 생성율이 146 mmol/hr 이고, 수소 소비율이 305 mmol/hr 이고, 프로필렌 옥사이드 선택성이 86% 이고, 수소 효율이 48% 임을 확인하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out except that 2.28 g of titanosilicate B instead of titanosilicate C and 3.17 g of Pd-supported catalyst B instead of Pd-supported catalyst C were used without charging Pd-free activated carbon to the reactor. It carried out and performed the manufacturing reaction of propylene oxide. The liquid phase and gaseous phase of the reaction product extracted after 4.5 hours of reaction were analyzed by gas chromatography, and the result was 146 mmol / hr of propylene oxide, 305 mmol / hr of hydrogen consumption, 86% of propylene oxide selectivity, It was confirmed that the hydrogen efficiency is 48%.

본 발명은 여러 공업 재료의 중간체인 프로필렌 옥사이드의 제조 방법으로서 매우 유용하다. The present invention is very useful as a method for producing propylene oxide, which is an intermediate of various industrial materials.

Claims (9)

Pd-담지 촉매, 티타노실리케이트 촉매 및 Pd-비함유 탄소 재료의 존재 하에 프로필렌, 수소 및 산소를 액상 중에서 반응시키는 공정을 포함하는, 프로필렌 옥사이드의 제조 방법.A process for producing propylene oxide comprising reacting propylene, hydrogen and oxygen in a liquid phase in the presence of a Pd-supported catalyst, a titanosilicate catalyst and a Pd-free carbon material. 제 1 항에 있어서, 상기 Pd-담지 촉매가 담체 및 상기 담체에 의해 담지된 Pd 로 이루어지고, Pd-비함유 탄소 재료가 Pd-담지 촉매의 담체를 형성하지 않는 방법.The method of claim 1, wherein the Pd-supported catalyst consists of a carrier and Pd supported by the carrier, and the Pd-free carbon material does not form a carrier of the Pd-supported catalyst. 제 1 항에 있어서, 상기 Pd-담지 촉매가 실리카, 알루미나, 활성탄 및 카본 블랙으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 담체를 포함하는 방법.The process of claim 1 wherein said Pd-supported catalyst comprises at least one carrier selected from the group consisting of silica, alumina, activated carbon and carbon black. 제 1 항에 있어서, 상기 Pd-담지 촉매가 활성탄 및 카본 블랙으로 이루어지는 군에서 선택되는 담체를 포함하는 방법.The method of claim 1 wherein said Pd-supported catalyst comprises a carrier selected from the group consisting of activated carbon and carbon black. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Pd-비함유 탄소 재료가 활성탄, 카본 블랙 또는 그 혼합물인 방법.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the Pd-free carbon material is activated carbon, carbon black or mixtures thereof. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Pd-비함유 탄소 재료가 활성탄인 방법.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the Pd-free carbon material is activated carbon. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정이 추가로 2 내지 30 개의 고리를 갖는 다환식 화합물의 존재 하에 프로필렌, 수소 및 산소를 액상 중에서 반응시키는 것을 포함하는 방법.The process according to claim 1, wherein the process further comprises reacting propylene, hydrogen and oxygen in the liquid phase in the presence of a polycyclic compound having from 2 to 30 rings. 제 7 항에 있어서, 상기 다환식 화합물이 축합 다환식 방향족 화합물인 방법.8. The method of claim 7, wherein said polycyclic compound is a condensed polycyclic aromatic compound. 제 7 항에 있어서, 상기 다환식 화합물이 안트라퀴논을 포함하는 방법.8. The method of claim 7, wherein said polycyclic compound comprises anthraquinone.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013034948A (en) * 2011-08-09 2013-02-21 Sumitomo Chemical Co Ltd Noble metal-supported material and use thereof
CN104650008B (en) * 2015-02-13 2016-08-31 南京航空航天大学 A kind of technique and system being prepared expoxy propane by oxygen, hydrogen direct oxidation propylene
CN106423251B (en) * 2016-10-19 2019-01-18 南京工业大学 Preparation method of supported palladium catalyst
CN113912569B (en) * 2020-07-10 2024-04-26 中国石油化工股份有限公司 Propylene direct epoxidation method capable of reducing diluent gas dosage

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007080995A1 (en) * 2006-01-11 2007-07-19 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing of epoxy compound
JP2008106030A (en) * 2006-01-11 2008-05-08 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for producing epoxy compound
JP2008088106A (en) * 2006-10-02 2008-04-17 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for producing epoxy compound
EP2125763A1 (en) * 2007-01-24 2009-12-02 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing propylene oxide
CN101397282B (en) * 2007-09-28 2011-04-20 中国石油化工股份有限公司 Method for preparing epoxypropane
JP2009179580A (en) * 2008-01-30 2009-08-13 Sumitomo Chemical Co Ltd Method for producing olefin oxide

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